Альтернативные источники энергии: виды, плюсы и минусы

Когда запасы традиционных источников энергии, таких как нефть, газ и уголь, неумолимо уменьшаются и их стоимость достаточно высока, а использование приводит к образованию парникового эффекта на планете, все большее количество стран в своей энергетической политике, обращают свои взоры в сторону альтернативных источников энергии.

Что это такое

Альтернативные источники энергии – это экологически чистые, возобновляемые ресурсы, при преобразовании которых, человек получает электрическую и тепловую энергию, используемую для своих нужд.

К таким источникам относятся энергия ветра и солнца, воды рек и морей, тепло поверхности земли, а также биотопливо, получаемое из биологической массы животного и растительного происхождения.

Виды альтернативной энергетики

В зависимости от источника энергии, который в результате преобразования позволяет получать человеку электрическую и тепловую энергии, используемые в повседневной жизни, альтернативная энергетика классифицируется на несколько видов, определяющих способы ее генерации и типы установок служащих для этого.

Энергия солнца

• Солнечная энергетика основана на преобразовании энергии солнца, в результате которого получается электрическая и тепловая энергии.
• 
• Получение электрической энергии основано на физических процессах, происходящих в полупроводниках под воздействием солнечных лучей, получение тепловой – на свойствах жидкостей и газов.
• Для генерации электрической энергии комплектуются солнечные электростанции, основой которой служат солнечные батареи (панели), изготавливаемые на основе кристаллов кремния.
• Основой тепловых установок — служат солнечные коллекторы, в которых энергия солнца преобразуется в тепловую энергию теплоносителя.
• Мощность подобных установок зависит от количества и мощности отдельных устройств, входящих в состав тепловых и солнечных станций.

Энергия ветра

Ветровая энергетика основана на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую энергию, используемую потребителями.

Основой ветровых установок служит ветровой генератор. Ветровые генераторы различаются по техническим параметрам, габаритным размерам и конструкции: с горизонтальной и вертикальной осью вращения, различным типом и количеством лопастей, а также по месту их расположения (наземное, морское и т.д.).

Сила воды

Гидроэнергетика основана на преобразовании кинетической энергии водных масс в электрическую энергию, которая также используемую человеком в своих целях.

К объектам данного вида относятся гидроэлектростанции различной мощности, устанавливаемых на реках и иных водных объектах. В таких установках, под воздействием естественного течения воды, или путем создания плотины, вода воздействует на лопасти турбины вырабатывающей электрический ток. Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций.

Еще один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в морях и океанах под воздействием объектов солнечной системы.

Тепло земли

1. Геотермальная энергетика, основана на преобразовании тепла, излучаемого поверхностью земли, как в местах выброса геотермальных вод (сейсмически опасные территории), так и в иных регионах нашей планеты.
2. 
3. Для использования геотермальных вод используются специальные установки, посредством которых внутреннее тепло земли преобразуется в тепловую и электрическую энергии.

Использования теплового насоса позволяет получать тепло из поверхности земли, вне зависимости от места его расположения. Его работа основана на свойствах жидкостей и газов, а также законах термодинамики.

Тепловые насосы различаются по мощности и своей конструкции, зависящей от первичного источника энергии, определяющей их тип, это системы: «грунт-вода» и «вода-вода», «воздух-вода» и «грунт-воздух», «вода-воздух» и «воздух-воздух», «фреон-вода» и «фреон-воздух».

Биотопливо

Виды биотоплива различаются по способам его получения, его агрегатному состоянию (жидкое, твердое, газообразное) и видам использования. Объединяющим все виды биотоплива показателем, служит то, что основой для их производства служат органические продукты, посредством переработки которых получается электрическая и тепловая энергии.

Твердые виды биотоплива — это дрова, топливные брикеты или пеллеты, газообразные – это биогаз и биоводород, а жидкие – биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир и биодизель.

Плюсы и минусы использования

• Как у каждого конкретного источника энергии, вне зависимости от того, к какому типу он относится, традиционному или альтернативному, свойственны относящееся именно к нему достоинства и недостатки использования.
• 
• Кроме этого, в каждой группе энергоресурсов свойственны общие плюсы и минусы. Для альтернативных источников, к таковым относятся:

• Плюсами использования являются:
• Возобновляемость альтернативных источников энергии;
• Экологическая безопасность;
• Доступность и возможность использования в широком спектре применения;
• Низкая себестоимость энергии, получаемой в результате преобразования.
• Минусы использования:
• Высокая стоимость оборудования и значительные материальные затраты на этапах строительства и монтажа;
• Низкий КПД установок;
• Зависимость от внешних факторов, как-то: погодные условия, сила ветра и т.д.;
• Относительно не большая установленная мощность генерирующих установок, за исключением гидроэлектростанций.

Альтернативные источники энергии в России

В нашей стране, как и во многих технически развитых странах мира, использованию альтернативных источников энергии уделяется особое внимание. Это обусловлено большими территориями, на которых и в настоящее время нет централизованных источников энергии, а также общемировой тенденцией, связанной с борьбой за экологию планеты и экономией традиционных видов топлива.

В разных регионах страны получили развитие разные виды альтернативной энергетики. Это связано с географическим положением и возможностью использования того или иного первичного источника получения энергии.

Солнечная энергетика

1. Солнечные электростанции в настоящее время, получают все большее распространение среди различных слоев населения, как альтернативный или резервный источник электрической и тепловой энергии.
2. В промышленных масштабах, данный вид энергетики, также присутствует в нашей стране.

3. Общая установленная мощность солнечных электростанций превышает 400,0 МВт, из них наиболее крупными являются:

• Орская им. А. А. Влазнева, установленной мощностью 40,0 МВт в Оренбургской области;
• Бурибаевская, мощностью 20,0 МВт и Бугульчанская, мощностью 15,0 МВт, в Республике Башкортостан;
• На полуострове Крым функционирует более десяти солнечных электростанций мощностью 20,0 МВт каждая.

На стадии разработки проектной документации и различных этапах строительства, находятся более 50 объектов солнечной генерации, расположенных в различных регионах, от Дальнего Востока и Сибири, до центральных и южных областей нашей страны.

Общая мощность проектируемых и строящихся объектов составляет более 850,0 МВт.

Ветровая энергетика

Ветровые энергетические установки, работающие для получения электрической энергии в промышленных масштабах, также существуют на территории нашей страны, хотя их доля, в общей мощности энергетической системы, значительно ниже, чем солнечных электростанций.

Общая установленная мощность ветровых генераторов составляет немногим больше 100,0 МВт, из них наиболее мощные, это:

• Зеленоградская ветровая установка, мощностью 5,1 МВт, расположенная в Калининградской области;
• Останинская (25,0 МВт), Тарханкутская (22,0 МВт) и Сакская (20,0 МВт) – на полуострове Крым.

На стадии проектирования и строительства, находятся 22 ветровые энергетические установки, общей мощностью более 2500,0 МВт.

Гидроэнергетика

Этот вид альтернативной энергетики наиболее распространен на территории России. В настоящее время доля вырабатываемой электрической энергии ГЭС установленными на реках, в разных регионах страны, превышает 20,0 % от общей генерации всей энергосистемы РФ.

Суммарная установленная мощность гидроэлектростанций, на начало 2017 года, составляет 48085,94 МВт, а их количество – 191объект генерации, различной мощности и конструкции.

Энергию приливов также используют в нашей стране, для производства электрической энергии. В Мурманской области со второй половины ХХ века работает Кислогубская приливная электростанция, которая в 2007 году была реконструирована и в настоящее время, ее установленная мощность составляет 1,7 МВт.

В настоящее время ведется разработка экономического обоснования и проектной документации по строительству подобных станций в Охотском (Пенжинская и Тугурская ПЭС) и Белом (Мезенская) морях.

Геотермальная энергетика

Энергия недр нашей планеты, ее тепло, широко используется в ряде стран, где присутствует вулканическая деятельность. В нашей стране, этот вид энергетики, в силу ее особенностей, распространен на Дальнем Востоке.

В настоящее время успешно работает 5 геотермальных электрических станций установленной мощностью 80,1 МВт, три из которых расположены на Камчатке (Мутновская, Паужетская и Верхне-Мунтовская) и по одной на островах Кунашир (Менделеевская) и Итуруп (Океанская).

Использование биотоплива

Данный вид энергоресурсов не так широко распространен, как традиционные виды топлива или гидроэнергетика. Тем не менее, в связи с тем, что в нашей стране развита лесная и деревообрабатывающая промышленности и большие территории заняты выращиванием сельскохозяйственных культур, то и на этот вид энергетики обращается все большее внимание.

Последние годы построено большое количество заводов по переработке отходов древесины, из которых изготавливаются топливные брикеты и гранулы (пеллеты). Брикеты и пеллеты, в свою очередь, используются в качестве топлива для различного типа котлов в результате сжигания которых, вырабатывается тепловая и электрическая энергии.

Данный вид топлива не получил широкого распространения в нашей стране, но тем не менее перспективы его развития, достаточно обширны и успешны.

Использование для частного дома

Использование альтернативных источников для отопления загородного дома или дачи, а также для его электроснабжения, может быть осуществлено достаточно успешно. В этом случае все зависит от региона проживания пользователя и места расположения объекта потребления энергии.

• 
• Способность вырабатывать электрический ток солнечными станциями и ветровыми установками зависит от активности солнца и скорости ветра в месте их размещения, а также прочих погодных явлений, характеризующих этот регион.
• Устройство микро ГЭС возможно только при наличии вблизи объекта потребления реки или иного водоема, а геотермальной станции – при присутствии близко расположенных к поверхности земли геотермальных вод.
• Биотопливо в виде дров и продуктов отходов деревопереработки, возможно в регионах страны богатых лесами, с развитой промышленностью данного направления.
• Получение биогаза и жидкого топлива — доступно там, где большие территории отведены под выращивание сельскохозяйственных культур, что позволяет иметь большой запас биомассы, используемой для производства этих видов топлива.

Можно ли сделать своими руками в домашних условиях

1. При наличии свободного времени, желания, а также умения работать ручным инструментом, можно создать установки, с помощью которых использовать альтернативные источники для своих нужд, как в виде электрической, так и тепловой энергии.
2. 
3. Это касается всех выше перечисленных видов альтернативной энергетики, так для:

• Солнечных электростанций – можно самостоятельно изготовить солнечные батареи, используя фотоэлементы заводского производства, а также собрать контроллер заряда и инвертор, являющиеся элементами таких установок.
• Ветровых установок – также, как и для солнечных станций, электронные устройства (контроллер, инвертор) собираются достаточно просто с использованием существующих электрических схем и из элементов заводского производства. Самый важный элемент, ветрогенератор – можно изготовить из имеющихся запасных частей и материалов.
• Микро ГЭС – изготовить и смонтировать может каждый, если есть река или водоем, где можно соорудить плотину. Конструкция и вид гидротурбины, зависят от типа водоема и рельефа местности.
• Биогазовую установку – создать не составит труда любому сельскому жителю, условиями для этого будут – наличие необходимого количества биомассы и температура окружающего воздуха, позволяющая происходить процессу ее брожения.

Источник: https://alter220.ru/news/alternativnye-istochniki-energii.html

Минусы альтернативных источников энергии: факты, о которых молчат

В последнее время с самых различных трибун, в средствах массовой информации говорят о необходимости перехода на возобновляемые источники энергии.

Ученые, политики, губернаторы или даже мэры городов регионального значения доказывают, что от использования углеводородов следует отказаться. Главным источником энергии должны стать солнце, ветер и прочие альтернативные и возобновляемые источники энергии.

Но какие минусы несет переход на «зеленую энергию»? Или есть только плюсы? Перечислим несколько фактов, а вывод напросится сам.

80% энергии в мире обеспечивается углеводородами

К сожалению, желания не всегда подкрепляются возможностями. А они говорят о том, что «новая энергетическая экономика» не способна сыграть значимую роль в обозримом будущем. Аргументированных доказательств тому довольно много.

Сегодняшняя ситуация в мире такова, что более 80% энергии, используемой в мире, обеспечивается углеводородами.

Если добиться снижения доли их потребления только на 2%, глобальные расходы на альтернативные источники энергии потребуют расходов в размере около 2 триллионов долларов.

Что касается доли энергетических установок, использующих ветер и солнце, то она не достигает 2% от общего объема энергии, используемой в мире.

Рост спроса на эффективную энергию

Признаемся, что на планете живут 4 миллиарда бедных людей. В случае, если они на душу населения смогут потреблять хотя бы около третьей части энергии, которую потребляют европейцы, уровень этого спроса окажется вдвое больше от потребляемого Америкой.

По прогнозам к 2040 году число электромобилей в мире достигнет 400 миллионов. То есть, увеличится в 100 раз, по сравнению с сегодняшним показателем. За счет этого мировой спрос на нефть снизится на 5%. Можно вспомнить, что для увеличения мировой добычи нефти в 10 раз понадобилось 5 десятилетий.

Если заменять углеводороды возобновляемыми источниками энергии, увеличивая объемы в течение 20 лет, то требуемое увеличение составляет 90 раз.

В течение предстоящих 30 лет в США для замены производства электроэнергии на основе углеводородов потребуется реализация строительной программы, которая даст возможность создать новую систему энергетики в 14 раз быстрее, чем она создавалась когда-либо.

Электромобиль Tesla

В настоящее время США потребляют 16% мировой энергии. Если эта страна будет получать электроэнергию из других источников, то 70% углеводородов будут не востребованы.

Эффективность использования энергии увеличивает спрос на нее, так как стоимость готовой продукции и услуг снижается. В общих чертах это выглядит так: глобальная энергоэффективность с 1990 года и по настоящее время возросла на 33%, рост экономики составил 89%, при этом мировой рост потребления энергии увеличился на 40%.

Пример 1

Гражданские авиалайнеры с 1995 года стали потреблять на пассажиро-километр на 70% авиационного топлива меньше. При этом объемы авиаперевозок увеличились в 10 раз, а авиатоплива стали использовать больше только на 50%.

Пример 2

С того же 1995 года расход энергии на байт снился в 10 раз. При этом мировой трафик увеличился приблизительно в миллион раз. Одновременно отмечен рост мирового объема использования электроэнергии для обеспечения работы компьютерной техники. Что касается объема потребления энергии, то он с 1995 года вырос на 50%.

Аккумуляторов надолго не хватит

Интересно! Существует важное условие, целью которого является обеспечение страны энергией в течение двух месяцев. Для этого созданы специальные хранилища, где находятся запасы углеводородов.

В сегодняшних условиях запасти в таких количествах электроэнергию невозможно.

Так, в США все имеющиеся батареи, все аккумуляторы и миллион электромобилей могут обеспечивать спрос на электроэнергию лишь в течение двух часов.

Сейчас много говорят об аккумуляторах завода Tesla Gigafactory. Конечно, в течение года этих устройств производится очень много.

Однако весь годовой выпуск в Соединенных Штатах обеспечит только 3 минуты потребностей на электроэнергию.

Для того, чтобы создать запас аккумуляторов, с помощью которых можно обеспечить необходимой энергией Штаты в течение двух дней, Tesla Gigafactory должен работать тысячу лет.

Завод Tesla Gigafactory в Китае

Первым делом самолеты

Известно, что для эксплуатации самолета стоимостью миллиард долларов на протяжении двадцати лет потребуется объем горючего на 5 миллиардов долларов.

Годовые расходы на строящиеся самолеты превышают 50 миллиардов долларов в год.

Миллиард долларов, израсходованный на обработку данных в специальных центрах, требует затратить 7 миллиардов долларов в течение 20 лет на электроэнергию. Мировые расходы на такие центры за год превышают 100 миллиардов.

Сравнение эффективности нефтяных скважин и ветряных турбин

В течение 30 лет солнечные и ветровые электростанции выработают электроэнергию на миллион долларов, выдав соответственно 40 миллионов и 55 миллионов киловатт/часов. Скважины, с помощью которых добывают сланцевую нефть и газ, стоимостью миллион долларов, за 30 лет дадут такое количество газа, что его хватит для выработки 300 миллионов киловатт/часов.

Чтобы построить одну скважины (нефть или газ), требуются такие же затраты, как и для строительства двух ветряных турбин. При этом скважина на сланцевом месторождении в час обеспечивает получение 10 баррелей нефти. Если сделать перерасчет на эквивалентность энергии, то ветряная турбина производит 0,7 баррелей нефти в час.

Чтобы хранить баррель нефти или природный газ в нефтяном эквиваленте, требуется 0,5 доллара. Для хранения электроэнергии в эквиваленте баррелю в батареи, требуется 200 долларов.

Ветряные и солнечные станции

Для компенсации эпизодического использования ветровой и солнечной энергии в США используются установки, работающие на нефти и газе. За период с 2000 года их использование возросло в 3 раза.

Что касается коэффициента мощности парка ветровых установок, то этот показатель увеличивается приблизительно на 0,7% за год. Это достигается, главным образом, за счет того, что происходит сокращение числа турбин на акр.

В результате средняя площадь земли, которая используется для производства электроэнергии, увеличивается на 50%.

А вы о птицах подумали?

Интересный факт! Много комментариев и споров получило высказывание президента РФ В.В. Путина о ветряках и их вреде для птиц.

Владимир Владимирович Путин на выставке «Иннопром-2019» в Екатеринбурге заявил, что зеленые возобновляемые источники энергии, к которым относятся солнечная и энергия ветра, вредят природе и людям.

«Комфортно ли людям будет жить на планете, уставленной частоколом ветряков и покрытой несколькими слоями солнечных батарей? Сколько птиц гибнет из-за ветряков! Они так трясутся, что червяки вылезают из земли», — сказал президент РФ.

Ветровые и солнечные электростанции работают 30% времени

В США боле 90% электроэнергии обеспечивается источниками, способными поставлять ее в соответствии с требованиями рынка. Транспорт использует 99% такой энергии. Что касается ветровых и солнечных установок, то энергия вырабатывается ими лишь в течение 25%-30% времени, то есть, когда это позволяют условия. Обычная электростанция может работать практически без перерывов.

Разработка сланцевых месторождений позволила снизить цены на природный газ и уголь. Эти виды топлива обеспечивают производство 70% электроэнергии в Соединенных Штатах. При этом произошло увеличение тарифов на нее. Оно составило, по сравнению с 2008 годом, 20%, что произошло за счет субсидий на производство солнечной и ветровой энергии.

Главный минус — затраты на внедрение альтернативных источников энергии

Для трансформации экономики на новую энергетику потребуются огромные затраты. Это можно сравнить с ситуацией, при которой всех жителей земли нужно отправить на Луну.

Если говорить об увеличении установок, получающих энергию от солнца, то следует помнить о физическом пределе. Максимумом преобразования фотонов в электроны является только 33%.

Коммерческие установки обеспечивают и того меньше, только 26%. Что касается ветровых установок, то пределом для них является 60% той энергии, которую обеспечивает движущийся воздух.

Показатель коммерческих турбин – 45%.

Сравнение здесь такое – эквивалентом одного фунта углеводородного горючего являются 60 фунтов батарей. При этом для создания одного фунта такой батареи необходимо 100 фунтов добытых, перемещенных, переработанных материалов.

Чтобы хранить энергетический эквивалент барреля нефти, нужно 20 тысяч фунтов батарей. Общая их стоимость – 200 тысяч долларов.

Доступно ли внедрение возобновляемой энергии на самом деле? Просто факты

• Чтобы перевезти в Азию один энергетический эквивалент авиационного керосина, потребуются аккумуляторы общей стоимостью в 60 миллионов долларов. При этом их общий размер впятеро превысит размеры самолета.
• При изготовлении батарей, способных хранить в себе энергию, эквивалентную баррелю нефти, потребуется эквивалент энергии в 100 баррелей. Что касается самих батарей, то чтобы их создать, нужно переработать более гигатонны (109 тонн или 1012 кг) грунта. При этом потребуются литий, медь, никель, графит, кобальт и еще целый ряд элементов. Мало того, нужно будет израсходовать несколько миллионов тонн угля и нефти, огромное количества бетона и металла.
• Сейчас лидером в изготовлении аккумуляторов является Китай. При этом 70% его энергетики работает на угле. Поэтому китайские машины, работающие на таких аккумуляторах, обеспечивают поступление в атмосферу столько углекислого газа, что его объем превышает тот, который выбрасывает такое же количество автомобилей, работающих на бензине и дизтопливе.

Из выше сказано понятно, что польза от пропагандируемых некоторыми людьми и компаниями источников электроэнергии, использующих энергию солнца и ветра, может быть мнимой. Более того, она не только не соизмерима с затратами, само ее использование в целях снижения вредного воздействия на окружающую среду, также остается под вопросом.

Источник: https://promdevelop.ru/minusy-alternativnyh-istochnikov-energii-fakty-o-kotoryh-molchat/

Плюсы и минусы 4 общих альтернативных источников энергии 2019

Есть много причин, по которым мир ищет альтернативные источники энергии, чтобы уменьшить загрязняющие вещества и парниковые газы.

Альтернативные или возобновляемые источники энергии показывают значительные перспективы в сокращении количества токсинов, являющихся побочными продуктами использования энергии, и помогают сохранить многие природные ресурсы, которые мы в настоящее время используем в качестве источников энергии.

Чтобы понять, как использование альтернативной энергии может помочь сохранить нежный экологический баланс планеты и помочь нам сохранить невозобновляемые источники энергии, такие как ископаемые виды топлива, важно знать, какой тип альтернативной энергии существует.

Давайте рассмотрим некоторые из наиболее распространенных источников.

1. Энергия ветра

Энергия ветра использует силу ветра, чтобы продвигать лопасти ветряных турбин. Вращение лопаток турбины преобразуется в электрический ток с помощью электрического генератора.

В старых ветряных мельницах энергия ветра использовалась для превращения механического оборудования в физическую работу, например, измельчение зерна или перекачивание воды.

Ветровые башни обычно строятся на ветровых электростанциях.

Теперь электрические токи запрягаются крупными ветровыми электростанциями, которые используются национальными электрическими сетями, а также небольшими индивидуальными турбинами, используемыми для обеспечения электричества в изолированных местах или в отдельных домах. В 2005 году мировая мощность ветрогенераторов составляла 58 982 мегаватт, а их производство составляло менее 1 процента мирового потребления электроэнергии.

Pros

• Ветровая энергия не производит загрязнения, которое может загрязнять окружающую среду. Поскольку никаких химических процессов не происходит, как при сжигании ископаемого топлива, вредных побочных продуктов не осталось.

• Поскольку ветрогенерация является возобновляемым источником энергии, мы никогда не закончим ее.
• Сельское хозяйство и выпас скота все еще могут иметь место на земле, занятой ветряными турбинами, которая может помочь в производстве биотоплива.
• Ветровые фермы могут быть построены за пределами берега.

The Cons

• Энергия ветра прерывистая. Для непрерывной выработки электроэнергии необходим постоянный ветер. Если скорость ветра уменьшается, задерживается турбина и меньше электричества.

• Большие ветряные фермы могут негативно повлиять на пейзаж.

2. Солнечная энергия

Солнечная энергия используется обычно для отопления, приготовления пищи, производства электроэнергии и даже для опреснения морской воды. Солнечная энергия работает, захватывая солнечные лучи в солнечные батареи, где этот солнечный свет затем преобразуется в электричество.

Кроме того, солнечная энергия использует солнечный свет, который поражает солнечные тепловые панели, чтобы преобразовать солнечный свет, чтобы нагреть воду или воздух.

Другие методы включают использование солнечного света, который поражает параболические зеркала, чтобы нагреть воду (создавая пар) или просто открывая жалюзи в комнатах или оттенки окна, чтобы позволить солнечному свету пассивно нагревать комнату.

The Pros

• Солнечная энергия — это возобновляемый ресурс. Пока Солнце существует, его энергия достигнет Земли.
• Выработка солнечной энергии не приводит к загрязнению водой или воздухом, поскольку отсутствует химическая реакция от сжигания топлива.
• Солнечная энергия может использоваться очень эффективно для практических целей, таких как отопление и освещение.
• Преимущества солнечной энергии часто видны для обогрева бассейнов, курортов и резервуаров для воды во всем мире.

The Cons

• Солнечная энергия не производит энергию, если солнце не светит. Ночные и облачные дни серьезно ограничивают количество произведенной энергии.
• Солнечные электростанции могут быть очень дорогими для сборки.

3. Геотермальная энергия

Геотермальная буквально означает «земное тепло». Геотермальная энергия использует тепловую энергию, находящуюся под Землей. Горячие камни под землей нагревают воду для производства пара. Когда отверстия пробурены в области, пар, который стреляет вверх, очищается и используется для привода турбин, которые питают электрические генераторы.

Плюсы

• Если все сделано правильно, геотермальная энергия не производит вредных побочных продуктов.
• Как только построено геотермальное растение, оно, как правило, самодостаточно энергично.
• Геотермальные электростанции, как правило, небольшие и мало влияют на природный ландшафт.

The Cons

• Если сделано неправильно, геотермальная энергия может производить загрязняющие вещества.
• Неправильное сверление в землю может выделять опасные минералы и газы.
• Геотермальные объекты подвержены испарению.

4. Гидроэнергетическая энергия

Гидроэнергетика исходит из потенциальной энергии воды с водой, управляющей гидротурбиной и генератором.

Другим вариантом является использование кинетической энергии воды или неподготовленных источников, таких как приливная сила. Гидроэнергетика работает за счет использования гравитационного спуска реки, которая с давних пор сжимается в одном месте с плотиной или дном.

Это создает место, где концентрированное давление и поток воды могут использоваться для вращения турбин или водяных колес для привода электрического генератора.

Электрические генераторы, работающие от гидроэлектроэнергии, могут работать в обратном направлении в качестве двигателя, чтобы откачивать воду для последующего использования.

Плюсы

• Вода может накапливаться над плотиной и выпускаться в соответствии с пиками спроса. Поэтому, в отличие от других типов электростанций, гидроэлектростанции могут быстро увеличиваться до полной мощности.
• Электричество может генерироваться постоянно, потому что нет внешних сил, в отличие от других видов альтернативной энергии, которые влияют на доступность воды.
• Гидроэлектроэнергия не производит никаких отходов или загрязнений, поскольку нет никакой химической реакции на производство энергии.
• Вода, используемая для гидроэнергетики, может быть повторно использована.

The Cons

• Плотины могут быть очень дорогими для сборки.
• Необходимо обеспечить достаточный и достаточно мощный запас воды в этом районе для производства энергии.

Источник: https://ru.routestofinance.com/pros-and-cons-of-4-common-alternative-energy-sources

III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Дементьева Д.А. 1
Симоненко Л.С. 1

Текст работы размещён без изображений и формул. Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

• 1.Введение
• Использование энергии является основой развития человеческого общества и позволяет ему изменять окружающую среду.
• Данная работа носит поисково- аналитический характер.
• Цель работы: Найти плюсы и минусы альтернативных источников энергии
• Задачи работы:
• Узнать, какие бывают альтернативные способы выработки энергии.
• Узнать, как они работают.
• Можно ли их использовать в повседневной жизни.
• Изучить плюсы и минусы их применения.
• 2.Проблема поиска новых способов выработки энергии

К традиционным источникам относят средства выработки энергии, функционирующие на нефти, угле и природном газе. Все это — невозобновимые источники.

Планета обладает ограниченными их запасами. И это ставит перед человечеством проблему поиска новых способов выработки энергии, ведь через некоторое время эти запасы могут закончиться. Энергосберегающие технологии и охрана природы — важнейший аспект промышленности ближайшего времени.

1. Мы мало задумываемся о том, как загрязняют мировое пространство такие отрасли, как металлургия, добыча полезных ископаемых, традиционная большая энергетика (как топливная, так и нетопливная).
2. К так называемым нетрадиционным источникам энергии относятся геотермальная энергия, энергия солнца, энергия ветра, морских волн, тепла морей и океанов, а также малая гидроэнергетика — морские приливы и отливы, биогазовые установки и другие преобразователи энергии.
3. 3.Геотермальные электростанции
4. Геотермальные электростанции, в которых используется энергия теплой воды

В СССРпервая геотермальная электростанция была построена в 1966 году на Камчатке, в долине реки Паужетка. Её мощность — 12 МВт.

Главная из проблем, которые возникают при использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости возобновляемого цикла поступления воды (обычно отработанной) в подземный водоносный

горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов и химических соединений, что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

4.Солнечные электростанции и батареи

Солнечные электростанции и батареи — используется энергия солнца.

Солнечная энергетика — направление нетрадиционнойэнергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.

Солнечное излучение — один из наиболее перспективных источников энергии будущего. Преобразование солнечной энергии может осуществляться двумя основными способами: фотоэлектрическим (прямое преобразование световой энергии в электрическую) и фототермическим (преобразование световой энергии в тепловую, а затем, при необходимости, в электрическую).

Фотоэлектрические станции – это установки, принцип действия которых состоит в прямом преобразовании солнечного света в постоянный электрический ток. Энергия может использоваться как напрямую, так и запасаться в аккумуляторных батареях.

Для получения переменного тока необходимо использовать преобразователи – инверторы.

Солнечные электростанции могут подключаться к электрическим сетям и передавать в них выработанную энергию, а также использоваться в качестве автономного или резервного источника питания.

Солнечные батареи (фотоэлектрический преобразователь) или ФЭП служат для преобразования солнечной энергии в электрическую.

Самый большой недостаток к использованию солнечной энергии является стоимость технологии. Солнечные фотогальванические элементы и солнечные коллекторы все еще очень дороги.

Использовать такую технологию для того, чтобы генерировать электричество в широком масштабе слишком дорого, по крайней мере вначале двадцать первого столетия.

Некоторые системы могут использоваться в принципе, если прямой солнечный свет не доступен в полном объеме. В большинстве областей мира могут использоваться только устройства для получения солнечной энергии низкой мощности из-за нехватки прямого солнечного света.

• 5.Ветроэнергетические установки
• Ветроэнергетические установки — используется энергия ветра
• Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую.

Ветроэлектрические установки могут работать как совместно с сетью, так и в автономном режиме. Принцип действия ветрогенераторов заключается в следующем: ветер раскручивает лопасти, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор, в свою очередь, вырабатывает электрическую энергию, которая подаётся на контроллер, где преобразуется до нормативных показателей частоты и напряжения.

Основное отличие от традиционных тепловых и атомных источников энергии заключается в полном отсутствии сырья и отходов. Соответственно, ветрогенераторы не наносят никакого вреда окружающей среде.

Ветрогенераторы можно разделить на две категории: промышленные и домашние (для частного использования). Промышленные устанавливаются государством или крупными энергетическими корпорациями.

Как правило, их объединяют в сети,– в результате получается ветровая электростанция (ВЭС). Единственное важное требование для ВЭС – это высокий среднегодовой уровень ветра.

Небольшие ветрогенераторы могут эффективно работать и при относительно низких скоростях ветра, поэтому имеют более широкую географию установки. Активно развивается индустрия домашних ветрогенераторов.

К примеру, для обеспечения электроэнергией небольшого дома вполне достаточно установки номинальной мощностью 2 кВт при скорости ветра 8 м/с. Если местность не ветреная, ветрогенератор можно дополнить фотоэлектрическими элементами или дизель-генератором.

Существуют два основных типа ветрогенераторов: с вертикальной осью вращения и с горизонтальной. Эффективность ветрогенераторов с горизонтальной осью вращения выше, чем у вертикальных ветрогенераторов.

Ветер дует почти всегда неравномерно. Значит, и, генератор будет работать неравномерно, отдавая то большую, то меньшую мощность, ток будет вырабатываться переменной частотой, а то и полностью прекратится, и притом, возможно, как раз тогда, когда потребность в нем будет наибольшей.

Многие птицы якобы пострадали от ветрогенераторов, а в навигационное мышление рыб вносят свои коррективы морские ветропарки.

6. Приливные электростанции

Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.

В России c 1968 года действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт.

ПЭС «Ля Ранс», построенная в эстуарии р. Ранс (Северная Бретань) имеет самую большую в мире плотину, ее длина составляет 800 м. Плотина также служит мостом, по которому проходит высокоскоростная трасса, соединяющая города Св. Мало и Динард. Мощность станции составляет 240 МВт.

7.Энергия от тренажеровИдея применения зеленой энергии находит все более проникающее влияние на все сферы нашей жизни. Конструктивной идеей выработки зеленой энергии является использование энергии от тренажеров в спортивном зале для потребительских нужд.

Используя генераторы, подключенные к велотренажерам и беговым дорожкам, тренажерные залы производят достаточно электричества для самоснабжения путем получения энергии от тренировок их посетителей.

8.Необыкновенные зарядники телефона

В совсем недалеком прошлом вновь обрести мобильную связь с севшим аккумулятором телефона было очень проблематично. Ведь большинство производителей мобильных телефонов делают разъемы под зарядное устройство каждый под свой стандарт, да и постоянно носить с собой зарядник тоже довольно неудобно.

1. Но теперь современные технологии предлагают множество решений данной проблемы, большинство из которых не только позволяют вам в
2. любое время и в любом месте зарядить свой телефон, но еще и являются частью популярной сейчас «зеленой идеи».
3. 1.Термоэлектрический преобразователь

Иркутские ученые разработали устройство, которое способно давать электричество за счет разницы температур.

Это термоэлектрический преобразователь, включающий в себя тонкую пластину с нанокомпозитными добавками.

Если положить его на горячую плиту, а сверху поставить стакан с холодной водой, загорается фонарик. Этой энергии хватит, чтобы зарядить телефон или, например, автомобильный аккумулятор.

2. Зарядка от энергии ног

Он представляет собой небольшой аппарат, закрепляемый на человеческом колене с помощью скобок и вырабатывающий электричество во время сгибания ноги в колене.

Все эти устройства призваны облегчить жизнь пользователям мобильных телефонов в условиях отрыва от сетей переменного тока и довольно неплохо справляются со своими обязанностями.

Даже офисным сотрудникам приходится время от времени передвигаться на своих двоих, так почему бы не использовать и этот источник альтернативной энергии? Специальный девайс, встроенный в обувь, может аккумулировать энергию для последующей зарядки мобильных устройств. Одним из последних проектов, реализующих эту идею, является SolePower. В его рамках разрабатываются обувные стельки, являющиеся резервным источником питания для смартфонов.

Разработчики SolePower из США решили оптимизировать инновацию и сделать зарядным устройством не саму обувь, а стельки, соединенные с браслетом-батареей, закрепляемой на ноге. Заряженную таким образом батарею можно подключить мобильному телефону, аудио-плееру, GPS-навигатору и прочим устройствам.

Стельки же, соответственно, можно вставлять в любую обувь, необходимую в зависимости от ситуации. Для того, чтобы обеспечить заряд питания, необходимый iPhone, человеку с такими стельками надо пройти от 4 до 8 км.

При этом стельки еще и водонепроницаемые, то есть вполне могут использоваться в походных условиях или в случае стихийных бедствий.

3.Зарядка с помощью дыхания

Когда мы просто дышим, наше тело проделывает работу по перемещению воздушной массы. Чтобы организм не тратил энергию в пустоту, ее можно использовать… для зарядки портативной техники! Именно такое применение имеет маска AIRE.

Этот девайс предполагает использование дыхания для производства электроэнергии. В маску встроено несколько ветряных турбин, движение которых происходит, когда человек дышит. AIRE оснащен также генератором, преобразователем энергии и шнуром, с помощью которого этот девайс можно подключить к своему мобильному телефону.

Однако создатели AIRE предполагают, что это неординарное устройство будет использоваться, в первую очередь, в двух ситуациях: во время сна, когда человек не обращает внимания на наличие маски на своем лице, и во время путешествий, когда рядом нет других источников электроэнергии.

4. Велосипедная зарядка

Здесь проблема решается еще проще. Любители покататься на велосипеде совершают довольно много работы в процессе, так почему бы не использовать ее для получения дополнительной энергии?

Цилиндр миниатюрной динамо-машины крепится у колеса, а зарядное устройство и держатель для телефона — на руль велосипеда. Уже на скорости 12 км/ч эффективность устройства становится такой же, как у обычных зарядных устройств, работающих от электросети.

5. Ручная динамо-зарядка

Эта идея буквально лежала на поверхности и в итоге была реализована несколькими командами. Хотите зарядить севший аккумулятор? Легко, но придется немного поработать. Ручная динамо-зарядка применения физической силы.

Вращая ручку приспособления, можно получить драгоценную энергию, способную подзарядить мобильный телефон или любое USB-устройство.

Минута вращения создаст достаточно заряда для совершения короткого звонка или отсылки нескольких текстовых сообщений.

• 6. Ветряные микрогенераторы
• Размах лопастей одного такого микрогенератора составляет всего 1,8 мм.
• Сделаны они из никелевого сплава, который обеспечивает достаточную
• гибкость для того, чтобы выдержать сильный порыв ветра, необходимого для получения энергии. Изобретение в теории позволяет заряжать телефон

или другой гаджет в любом месте, просто помахав им в воздухе или оставив полежать на ветру. Более того, открытие американских ученых сможет составить конкуренцию традиционным солнечным панелям — если покрыть массивом таких ветрогенераторов крышу жилого дома, электроэнергии будет производиться достаточно для бытовых нужд.

Производство ветрогенераторов не требует больших инвестиций, а конечный продукт, по подсчетам ученых, будет стоить недорого. Генераторы уже были успешно испытаны, и сейчас ученые из Техасского университета решают вопрос, как лучше поставить их на коммерческую основу.

7. Зарядное устройство с турбиной

Еще в 2009 году оператор сотовой связи Orange предложил своим абонентам необычную разработку под названием Orange Power Pump. Это устройство, по сути, представляет собой ножной насос со встроенной турбиной, которая и используется для получения электричества и зарядки аккумулятора.

7. Солнечные батареи в непривычных местах

Солнечная энергия – это энергия возобновляемого источника, который, в принципе, можно считать вечным. Во многих странах солнечные батареи широко используются для бытовых нужд, например, их размещают на крышах домов, а полученную энергию используют для отопления и подогрева воды.

Похожая идея лежит в основе разработки наушников OnBeat с солнечной батареей, которые позволяют не только слушать музыку, но и подзаряжать подключенное к ним мобильное устройство. В девайс встроен гибкий солнечный элемент с выходной мощностью в 0,55 ватт, который охватывает часть головы. Получаемая солнечная энергия сохраняется в

двух ионно-литиевых батареях одинакового веса в каждом из наушников, которые также могут заряжаться по USB и просто от розетки или компьютера.

9.Вывод

Возобновляемая энергетика пока не может в полной мере приравняться к зеленой. К тому же, у нее есть достаточное количество противников в лице экологов, политологов, энергетиков.

1. В настоящее время в мире всего 1% энергопотребления приходится на альтернативные источники.
2. Несмотря на это, развитие науки позволит создавать более дешевые и
3. экологичные альтернативные установки, а значит существенно снизит
4. и стоимость такой энергии и вред для окружающей среды.
5. Поэтому переход к альтернативным источникам энергии
6. неизбежен и они займут достойное место и в нашей повседневной жизни и в промышленности.
7. 10.Источники информации

http://www.3dnews.ru/562396/ ,

http://openutilities.ru/analytics/item/621/ ,

http://www.apn.ru/publications/article17132.htm,

http://altenergo.su/,

http://prikol.i.ua/view/944755/,

http://www.mobiledevice.ru/

http://greenevolution.ru/tag/vozobnovlyaemye-istochniki-energii/

http://www.planetseed.com/ru/relatedarticle/

http://ru.wikipedia.org/wiki/

Источник: https://school-science.ru/3/4/31835