Các nguồn năng lượng thay thế: Tổng quan về công nghệ

Giới thiệu

Toàn bộ nền kinh tế thế giới hiện đại phụ thuộc vào của cải tích lũy trong thời kỳ khủng long: dầu, khí đốt, than đá và các nhiên liệu hóa thạch khác. Hầu hết các hoạt động trong cuộc sống của chúng ta, từ đi tàu điện ngầm đến đun ấm đun nước trong nhà bếp, cuối cùng đều yêu cầu đốt cháy di sản thời tiền sử này. Vấn đề chính là các nguồn năng lượng sẵn có này không thể tái tạo. Không sớm thì muộn, loài người sẽ bơm hết dầu từ ruột trái đất, đốt hết khí đốt và đào hết than đá. Khi đó chúng ta sẽ dùng gì để hâm nóng ấm trà?

Chúng ta cũng không nên quên tác động tiêu cực đến môi trường của quá trình đốt cháy nhiên liệu. Sự gia tăng hàm lượng khí nhà kính trong khí quyển dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ trung bình trên khắp hành tinh. Sản phẩm đốt cháy nhiên liệu ô nhiễm không khí. Cư dân của các thành phố lớn cảm nhận điều này một cách đặc biệt.

Tất cả chúng ta đều nghĩ về tương lai, ngay cả khi tương lai này không đến với chúng ta. Cộng đồng toàn cầu từ lâu đã nhận ra những hạn chế của nhiên liệu hóa thạch. Và tác động tiêu cực của việc sử dụng chúng đối với môi trường. Các bang hàng đầu đã và đang thực hiện các chương trình chuyển đổi dần dần sang các nguồn năng lượng tái tạo và thân thiện với môi trường.

Trên khắp thế giới, nhân loại đang tìm kiếm và từng bước đưa ra các chất thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. Các nhà máy năng lượng mặt trời, gió, thủy triều, địa nhiệt và thủy điện đã hoạt động trên khắp thế giới từ lâu. Có vẻ như ngay bây giờ điều gì ngăn cản chúng ta cung cấp mọi nhu cầu của nhân loại với sự giúp đỡ của họ?

Trên thực tế, năng lượng thay thế có nhiều vấn đề. Ví dụ, vấn đề về sự phân bố địa lý của các nguồn năng lượng.Các trang trại điện gió chỉ được xây dựng ở những nơi thường xuyên có gió thổi mạnh, năng lượng mặt trời - nơi có số ngày mây mù tối thiểu, các nhà máy thủy điện - trên các con sông lớn. Tất nhiên, không phải nơi nào cũng có sẵn dầu, nhưng việc vận chuyển sẽ dễ dàng hơn.

Vấn đề thứ hai của năng lượng thay thế là tính không ổn định. Tại các trang trại điện gió, quá trình tạo ra phụ thuộc vào gió, gió liên tục thay đổi tốc độ hoặc dừng lại hoàn toàn. Các nhà máy điện mặt trời không hoạt động tốt trong điều kiện thời tiết nhiều mây và không hoạt động vào ban đêm.

Cả gió và mặt trời đều không tính đến nhu cầu của người tiêu dùng năng lượng. Đồng thời, sản lượng năng lượng của nhà máy nhiệt điện hoặc điện hạt nhân là không đổi và dễ dàng được điều chỉnh. Giải pháp cho vấn đề này chỉ có thể là xây dựng các cơ sở tích trữ năng lượng khổng lồ để tạo nguồn dự trữ trong trường hợp sản lượng thấp. Tuy nhiên, điều này làm tăng đáng kể chi phí của toàn bộ hệ thống.

Vì những điều này và nhiều khó khăn khác, sự phát triển của năng lượng thay thế trên thế giới đang chậm lại. Đốt nhiên liệu hóa thạch vẫn dễ dàng hơn và rẻ hơn.

Tuy nhiên, nếu trên quy mô nền kinh tế toàn cầu, các nguồn năng lượng thay thế không mang lại nhiều lợi ích, thì trong khuôn khổ một ngôi nhà riêng lẻ, chúng có thể rất hấp dẫn. Hiện tại, nhiều người cảm thấy mức thuế liên tục tăng đối với điện, nhiệt và khí đốt. Mỗi năm, các công ty năng lượng ngày càng thâm nhập sâu hơn vào túi tiền của những người dân bình thường.

Các chuyên gia của quỹ đầu tư mạo hiểm quốc tế I2BF đã trình bày tổng quan đầu tiên về thị trường năng lượng tái tạo. Theo dự báo của họ, trong 5–10 năm nữa, các công nghệ năng lượng thay thế sẽ trở nên cạnh tranh hơn và trở nên phổ biến. Hiện tại, khoảng cách về chi phí năng lượng thay thế và năng lượng truyền thống đang nhanh chóng thu hẹp lại.

Chi phí năng lượng là mức giá mà nhà sản xuất năng lượng thay thế muốn nhận được để bù đắp chi phí vốn của mình trong suốt thời gian hoạt động của dự án và mang lại lợi nhuận 10% trên vốn đầu tư. Mức giá này cũng sẽ bao gồm chi phí vay nợ, vì hầu hết các khoản vay đều được sử dụng đòn bẩy tài chính.

Biểu đồ đã cho minh họa việc đánh giá các loại năng lượng thay thế và năng lượng truyền thống khác nhau trong quý II năm 2011 (Hình 1).

Cơm. một.	Đánh giá các loại năng lượng thay thế và năng lượng truyền thống

Theo các số liệu trên, năng lượng địa nhiệt, cũng như năng lượng tạo ra từ việc đốt rác và khí bãi rác, có chi phí thấp nhất trong các loại năng lượng thay thế. Trên thực tế, họ đã có thể trực tiếp cạnh tranh với năng lượng truyền thống, nhưng yếu tố hạn chế đối với họ là số lượng hạn chế nơi có thể thực hiện các dự án này.

Cuốn sách này được viết cho những ai muốn độc lập khỏi những ý tưởng bất chợt của các kỹ sư điện, những người muốn đóng góp vào sự phát triển của năng lượng thay thế, những người chỉ muốn tiết kiệm một chút năng lượng.

Từ cuốn sách V. Germanovich, A. Turilin “Các nguồn năng lượng thay thế. Thiết kế thực tế để sử dụng năng lượng gió, mặt trời, nước, đất, sinh khối.

Tiếp tục đọc tại đây

Có tương lai cho các nguồn năng lượng thay thế không?

Các nguồn năng lượng tái tạo thay thế là một hướng đi khá thú vị và đầy hứa hẹn. Ví dụ, có một số phương pháp hiệu quả để tạo ra nước từ không khí. Đúng, ở đây nó là cần thiết để sử dụng một máy phát điện.Liệu các phương pháp tiếp cận mới có được tìm ra để giải quyết những vấn đề này và cải tiến phương pháp hay không, thời gian sẽ trả lời.

Liệu có thể sử dụng tài nguyên một cách khôn ngoan hay không là một câu hỏi lớn

Xem video này trên YouTube

Kỹ thuật trước️ Rơ le điện áp 220 V cho gia đình: cách tổ chức bảo vệ các thiết bị gia dụng đúng cách
Kỹ thuật tiếp theo Tôi có cần gửi dữ liệu không bằng đồng hồ nước vào năm 2019: và điều gì sẽ xảy ra nếu bạn không thực hiện đúng thời hạn?

Các loại nguồn năng lượng thay thế.

Năng lượng của gió, mặt trời, nước, nhiên liệu sinh học, nhiệt của Trái đất là tương đối vô tận và có thể tái tạo. Lợi ích của các nguồn năng lượng thay thế là không thể phủ nhận vì chúng bảo tồn các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Ngoài ra, chúng phù hợp hơn nhiều với các yêu cầu về an toàn môi trường.

Năng lượng gió.

Nguyên lý sử dụng năng lượng gió là biến đổi động năng thành điện năng, nhiệt năng, cơ năng. Máy phát điện gió được sử dụng để tạo ra năng lượng điện. Chúng có thể có các thông số kỹ thuật, kích thước, kiểu dáng, trục quay ngang hoặc dọc khác nhau. Cánh buồm là một ví dụ cổ điển về việc sử dụng năng lượng gió trong giao thông hàng hải, và cối xay gió là nơi chuyển đổi thành năng lượng cơ học.

Đường kính của các cánh và chiều cao vị trí của chúng quyết định sức mạnh của máy phát điện gió. Ở cường độ gió 3 m / s, máy phát bắt đầu tạo ra dòng điện và đạt giá trị cực đại là 15 m / s. Lực gió trên 25 m / s là rất quan trọng - máy phát điện đã tắt.

Năng lượng mặt trời là một món quà từ Mặt trời.

Năng lượng mặt trời như một nguồn năng lượng thay thế là sự tiếp tục tự nhiên của sứ mệnh tạo sự sống của Mặt trời trên hành tinh của chúng ta. Nhưng trong khi loài người chưa học cách sử dụng nó một cách trực tiếp.Hiện nay, các tấm pin mặt trời được sử dụng làm bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện, và bộ thu năng lượng mặt trời được sử dụng cho năng lượng nhiệt. Ngoài ra, trong một số trường hợp, sự kết hợp của hai loại được sử dụng.

Công nghệ năng lượng mặt trời bao gồm làm nóng bề mặt bằng tia nắng mặt trời và sử dụng nước nóng để cung cấp nước nóng, sưởi ấm hoặc sử dụng trong máy phát điện hơi nước. Bộ thu năng lượng mặt trời được sử dụng để chuyển đổi quang năng thành nhiệt năng. Chung của họ quyền lực phụ thuộc vào số lượng và công suất của các thiết bị riêng lẻ được bao gồm trong hệ thống của một trạm năng lượng mặt trời hoặc nhiệt điện.

Các tấm pin mặt trời được chia thành:

• silicon
• phim ảnh

Pin sử dụng tinh thể silicon hiện đang có nhu cầu lớn nhất và pin sử dụng phim là tiện lợi nhất. Tấm silicon là một trong những lựa chọn tốt nhất cho một ngôi nhà riêng.

Nhà máy thủy điện - việc sử dụng sức mạnh của nước.

Nguyên lý hoạt động của tuabin trong nhà máy thủy điện là tác dụng của lực nước lên các cánh của tuabin tạo ra dòng điện. Đôi khi chỉ những nhà máy thủy điện đó mới được xếp vào dạng năng lượng thay thế, nơi không sử dụng các đập mạnh, và việc tạo ra dòng điện xảy ra dưới ảnh hưởng của dòng chảy tự nhiên của nước. Điều này là do tác động tiêu cực đáng kể của các nhà máy thủy điện mạnh đến cảnh quan sông tự nhiên, sự cạn kiệt và lũ lụt thảm khốc của chúng.

Các nhà bảo vệ môi trường không phản đối việc sử dụng năng lượng tự nhiên của nước biển và thủy triều. Sự biến đổi động năng thành điện năng trong trường hợp này xảy ra ở các trạm thủy triều đặc biệt.

Năng lượng địa nhiệt là nhiệt của Trái đất.

Bề mặt Trái đất tỏa nhiệt không chỉ ở những nơi phát ra các nguồn địa chấn nóng, chẳng hạn như ở Kamchatka, mà còn ở hầu hết các vùng trên hành tinh. Để tách nhiệt của trái đất, các máy bơm nhiệt đặc biệt được sử dụng, sau đó nó được chuyển đổi thành năng lượng điện hoặc được sử dụng làm nhiệt. Nguyên tắc hoạt động của các cài đặt dựa trên các quy luật nhiệt động lực học và các quy luật vật lý về hoạt động của chất lỏng và chất khí, đặc biệt là freon.

Kiểu thiết kế của máy bơm xác định nguồn năng lượng chính, chẳng hạn như đất-không khí hoặc đất-nước.

Nhiên liệu sinh học.

Nguyên tắc thu được nhiên liệu sinh học dựa trên quá trình chế biến các sản phẩm hữu cơ bằng cách sử dụng các hệ thống lắp đặt đặc biệt. Trong quá trình xử lý, năng lượng nhiệt hoặc điện được tạo ra. Nhiên liệu sinh học có thể ở thể lỏng, rắn hoặc khí. Chất rắn, ví dụ, bao gồm nhiên liệu đóng bánh, lỏng - cồn sinh học, khí - khí sinh học. Các giống của nó bao gồm khí bãi rác, được hình thành trong các bãi chôn lấp. Việc sử dụng khí sinh học từ các bãi chôn lấp cũ giúp giải quyết vấn đề tái chế chất thải.

Nguồn năng lượng thay thế: nó là gì và tại sao nó cần

Cho đến ngày nay, năng lượng dựa trên những cách thức phát triển và đã được chứng minh để sản xuất điện. Đó là các nhà máy điện hạt nhân, điện và thủy điện nổi tiếng. Tất cả chúng đều hoạt động với việc sử dụng các nguồn tài nguyên của hành tinh chúng ta, sớm muộn gì cũng sẽ cạn kiệt, hoặc kéo theo những phản ứng có thể gây ra những tác hại không thể khắc phục được.

Trong năm 2017, tỷ lệ sử dụng các nguồn lực này được phân bổ như sau:

• 39,3% - than đá;
• 22,9% - khí tự nhiên;
• 16% - nước;
• 10,6% - năng lượng hạt nhân;
• 4,1% - dầu.

Ngày nay, khu vực đầy hứa hẹn này đang tìm kiếm các chất và quá trình trong thế giới xung quanh có khả năng:

• đổi mới tài nguyên của bạn (tức là không cạn kiệt);
• đại diện cho sự thay thế hoàn toàn cho những cái truyền thống về chất lượng;
• tiết kiệm;
• không gây hại cho môi trường.

Có gì sai với các nguồn năng lượng truyền thống?

Than, dầu và khí đốt vẫn chưa tìm được sự thay thế hoàn toàn cho mình trong quá trình sản xuất năng lượng cần thiết cho nhân loại. Tuy nhiên, nguồn dự trữ của họ có hạn và không thể thu hồi được.

Ví dụ, Trái đất của chúng ta đã dành tới 350 triệu năm để tạo ra dầu và khí đốt, và chúng ta đã cạn kiệt tài nguyên của chúng với tốc độ nhanh hơn nhiều.

Khoảng 90% năng lượng trên hành tinh năm 2010 được sản xuất bằng cách đốt nhiên liệu sinh học và hóa thạch từ nguyên liệu thực vật hoặc động vật. Và cho đến năm 2040, tỷ trọng sản xuất như vậy sẽ không giảm xuống dưới 80%. Đồng thời, mức tiêu thụ năng lượng đang tăng lên: lên đến năm thứ 40 - tăng 56%.

Trở lại năm 2012, các nhà khoa học chỉ ra rằng toàn bộ nguồn cung cấp khí đốt trên hành tinh sẽ kết thúc vào năm 2052 và dầu sẽ tồn tại lâu hơn một chút - cho đến năm 2060. Có nghĩa là, trẻ em của chúng ta đã có thể nắm bắt được thời điểm mà một tàu chở dầu hoặc một đường ống dẫn khí đốt sẽ không còn hữu ích, và những cánh rừng sẽ bị chặt phá.

Các khí thải độc hại vào bầu khí quyển liên quan đến các sản phẩm đốt cháy và tạo ra năng lượng hạt nhân là các chất làm suy giảm tầng ôzôn và các chất dẫn truyền nóng lên toàn cầu.

Do đó, toàn bộ nền văn minh hiện đại, cho dù các chính trị gia và các nhà sản xuất dầu có gạt bỏ nó như thế nào, cũng phải đối mặt với một câu hỏi toàn cầu - nguồn năng lượng nào sẽ thay thế những nguồn năng lượng truyền thống, đồng thời bảo tồn môi trường.

Ngành nhiệt điện

Lĩnh vực năng lượng phổ biến nhất ở Nga. Các nhà máy nhiệt điện trong nước sản xuất hơn 1.000 MW sử dụng than, khí đốt, các sản phẩm dầu, mỏ đá phiến sét và than bùn làm nguyên liệu.Năng lượng sơ cấp được tạo ra tiếp tục được chuyển đổi thành điện năng. Về mặt công nghệ, những trạm như vậy có rất nhiều lợi thế, điều này quyết định mức độ phổ biến của chúng. Chúng bao gồm không yêu cầu các điều kiện hoạt động và dễ dàng tổ chức kỹ thuật của quy trình làm việc.

Các cơ sở nhiệt điện ở dạng cơ sở ngưng tụ và các nhà máy nhiệt điện kết hợp có thể được xây dựng trực tiếp tại các khu vực khai thác tài nguyên tiêu hao hoặc nơi có hộ tiêu thụ. Các biến động theo mùa không ảnh hưởng đến sự ổn định của các trạm, điều này làm cho các nguồn năng lượng đó trở nên đáng tin cậy. Nhưng các nhà máy nhiệt điện cũng có những nhược điểm là sử dụng cạn kiệt nguồn nhiên liệu, ô nhiễm môi trường, cần kết nối nguồn lao động lớn, v.v.

Lựa chọn: nguồn năng lượng tái tạo hay năng lượng hạt nhân?

Trong lịch sử, hạt nhân, than đá và thủy điện là những nguồn năng lượng khổng lồ

Do đó, không tính đến thực tế là nhiều quốc gia trên thế giới đang tham gia chặt chẽ vào việc phát triển ngành năng lượng tái tạo, lãnh đạo Liên bang Nga đã lên kế hoạch chỉ nhận 4,5% năng lượng từ năng lượng tái tạo vào đầu năm 2020. rằng trữ lượng hydrocacbon không phải là vô hạn

Chính phủ Nga đang trông đợi vào việc tạo ra năng lượng lâu dài từ plutonium và năng lượng nhiệt hạch; những nguồn năng lượng như vậy không được khám phá đầy đủ và gây ra mối đe dọa thực sự cho nhân loại. Điều này áp dụng cho sự phát triển và ứng dụng của tất cả năng lượng hạt nhân.

Với mục tiêu nghiên cứu nhiều hơn về năng lượng hạt nhân ở Pháp vào năm 2007, việc xây dựng một lò phản ứng nhiệt hạch thực nghiệm có tầm quan trọng quốc tế đã được bắt đầu.

Dự án được thành lập bởi một nhóm nhiều quốc gia, bao gồm cả Nga.Mục đích chính của việc tạo ra một dự án như vậy là để chứng minh khả năng sử dụng thương mại của năng lượng thu được từ phản ứng tổng hợp nhiệt hạch như một nguồn năng lượng điện. Một giải pháp cho vấn đề này vẫn chưa được tìm thấy.

Theo tính toán của các nhà khoa học tham gia nghiên cứu các quá trình nhiệt hạch, năng lượng nhận được từ chúng vào năm 2100 sẽ không thể vượt quá ngưỡng 100 GW, đây là một chỉ số thấp trong việc giải quyết các vấn đề của nhân loại liên quan đến sản xuất điện. . Ví dụ, chúng ta có thể lấy thực tế là các nhà máy điện hiện đại trên thế giới cung cấp 4000 GW điện.

Cách duy nhất để giải quyết vấn đề thu được điện là sự chuyển đổi của nhân loại sang các nguồn năng lượng tái tạo với việc sử dụng song song các công nghệ góp phần tiết kiệm điện. Lợi thế của quá trình chuyển đổi như vậy sẽ là bảo tồn khí hậu của hành tinh. Tất cả các tài chính cần thiết để bắt đầu quá trình này đã có sẵn.

Năng lượng thay thế ở nước Nga hiện đại

So với những năm trước, năng lượng thay thế ở Nga đang phát triển nhanh hơn, nhưng không chiếm ưu thế. Ngày nay, hầu hết năng lượng trong nước được sản xuất bằng các nguồn truyền thống.

Nhà máy điện mặt trời

Nhà máy điện mặt trời ở Urals

Các khu vực phía nam của đất nước, cũng như Tây, Đông Siberia và Viễn Đông có tiềm năng sản xuất điện mặt trời. Ở Nga, nó có triển vọng khai thác năng lượng từ Mặt trời nên các dự án theo hướng này nhận được sự hỗ trợ của nhà nước.

Nhà máy thủy điện

Nga đang tích cực sử dụng tiềm năng nước để sản xuất điện: tính đến năm 2017, nước này có 15 nhà máy điện với công suất hơn 1000 megawatt, và hàng trăm nhà máy có công suất thấp hơn. Năng lượng do nhà máy thủy điện tạo ra có giá bằng một nửa so với năng lượng do nhà máy nhiệt điện tạo ra.

Các trạm thủy triều đòi hỏi nguồn tài chính lớn nên việc phát triển theo hướng này ở Liên bang Nga không xảy ra. Theo dự báo của các nhà khoa học, TPP có thể chiếm 1/5 lượng điện sản xuất tại Nga.

tua bin gió

Không thể lắp đặt máy phát điện có trục quay nằm ngang ở Nga do tốc độ gió thấp. Tuy nhiên, các kết cấu có trục quay thẳng đứng thường được sử dụng.

Nhà máy điện gió ở vùng Ulyanovsk

Tính đến năm 2018, tổng công suất của các tuabin gió ở Nga lên tới 134 megawatt. Nhà máy điện lớn nhất ở vùng Ulyanovsk (công suất - 35 megawatt).

Trạm địa nhiệt

Có 5 nhà máy điện địa nhiệt ở Nga, ba trong số đó nằm ở Kamchatka. Theo số liệu năm 2016, GeoPP tạo ra 40% lượng điện tiêu thụ trên bán đảo này.

Ứng dụng nhiên liệu sinh học

Việc sản xuất nhiên liệu cũng được tổ chức ở Nga. Đồng thời, quốc gia này sẽ mang lại nhiều lợi nhuận hơn khi phát triển nhiên liệu sinh học rắn hơn so với nhiên liệu lỏng. Bây giờ sản xuất được thực hiện tại một nhà máy ở Vladivostok.

nhà máy điện hạt nhân

Nga đang sản xuất điện bằng năng lượng hạt nhân và tiếp tục phát triển theo hướng này. Các nhà ga mới đang được xây dựng, các phương pháp khai thác mới đang được áp dụng. Theo dữ liệu năm 2019, 10 nhà máy điện hạt nhân hoạt động ở Nga. Liên bang Nga đứng thứ hai trên thế giới về công suất phát điện sử dụng các nhà máy điện hạt nhân; Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa đã giành chức vô địch trong ngành công nghiệp này.

Năng lượng gió

Các trang trại gió là một cách đầy hứa hẹn để tạo ra năng lượng, đặc biệt là ở những nơi có hướng gió không đổi.

Phương pháp thu được năng lượng như vậy không gây ô nhiễm môi trường tự nhiên. Tuy nhiên, có sự phụ thuộc vào sự không phù hợp của các hướng và sức mạnh của gió. Mặc dù sự phụ thuộc này có thể được giải quyết một phần bằng cách lắp bánh đà và nhiều loại pin.

Nhưng việc xây dựng, bảo trì và sửa chữa các trang trại gió không hề rẻ. Ngoài ra, hoạt động của chúng còn kèm theo tiếng ồn, gây nhiễu cho chim và côn trùng, đồng thời phản xạ sóng vô tuyến với các bộ phận quay.

Năng lượng thay thế cho trung tâm dữ liệu

Các chủ sở hữu trung tâm dữ liệu ngày càng quan tâm đến các nguồn điện thay thế. Cách duy nhất để duy trì tốc độ tăng công suất ở đây là giảm đáng kể chi phí triển khai, bảo trì và làm mát trung tâm dữ liệu. Có một số tùy chọn.

Ví dụ, nhiệt tạo ra trong quá trình hoạt động của các máy chủ có thể được dẫn đến việc sưởi ấm không gian. Vì vậy, vào năm 2015, Yandex đã đốt nóng cả một thành phố ở Phần Lan. Bằng cách cung cấp nhiệt cho thành phố, Yandex đã có thể hoàn trả một phần chi phí điện của mình.

Làm mát trung tâm dữ liệu là một trong những hạng mục tiêu tốn rất nhiều tiền của các công ty CNTT. Trung bình, làm mát chiếm 45% chi phí năng lượng.

Một cách ban đầu để tiết kiệm thời gian làm mát thiết bị là sử dụng "freecooling". Hay nói một cách đơn giản là làm mát các máy chủ bằng không khí từ đường phố. Đối với Nga, nơi ngoài trời lạnh giá trong hầu hết thời gian trong năm, điều này đặc biệt đúng.

Một cách khác để làm mát không khí trong trung tâm dữ liệu, cho phép bạn tiết kiệm về chi phí năng lượng - phương pháp làm mát đoạn nhiệt. Trong trường hợp này, nước được phun để hạ nhiệt độ. Khi bay hơi, nó mất nhiệt và theo cách đơn giản như vậy làm giảm nhiệt độ của không khí.

Trong mọi trường hợp, trước khi thử nghiệm, nên tiến hành kiểm toán năng lượng chi tiết. Kết quả của nó sẽ cho phép phân tích tình trạng tiêu thụ năng lượng và xác định các cơ hội để tiết kiệm tài nguyên năng lượng.

Tại sao chúng ta cần các nguồn năng lượng thay thế

Khi các nguồn năng lượng có thể cạn kiệt (nhiên liệu hóa thạch) cạn kiệt, nhân loại sẽ phải chuyển sang AES (các nguồn năng lượng thay thế). Tính đến năm 2017, 35% lượng điện sản xuất ở Nga được sản xuất theo phương thức không có carbon - tại các nhà máy điện hạt nhân và nhà máy thủy điện.

Sử dụng các nguồn năng lượng truyền thống có vấn đề vì những lý do sau:

• TPP sử dụng nhiên liệu sẽ cạn kiệt trong tương lai gần. Theo những ước tính tồi tệ nhất, điều này sẽ xảy ra trong 30 năm nữa;
• Chi phí cho nhiên liệu hóa thạch ngày càng tăng nên giá điện cũng tăng theo;
• Sản phẩm phát điện gây ô nhiễm môi trường;
• Nhiệt lượng do các trạm phát ra gây ra hiện tượng ấm lên toàn cầu.

Nhân loại chỉ có một con đường - chuyển đổi sang AIE.

Ebb và năng lượng dòng chảy

Việc chuyển đổi năng lượng thủy triều thành điện năng được thực hiện tại các trạm điện thủy triều theo hai cách:

1. Phương pháp thứ nhất, theo nguyên lý biến đổi năng lượng, tương tự như biến đổi cơ năng trong nhà máy thủy điện bằng cách quay tua bin nối với máy phát điện;
2. Phương pháp thứ hai sử dụng năng lượng chuyển động của nước; Phương pháp này dựa trên sự chênh lệch mực nước khi thủy triều lên và xuống.

Ưu điểm

• Năng lượng mặt trời là một nguồn tài nguyên tái tạo. Miễn là Mặt trời còn tồn tại, năng lượng của nó sẽ đến Trái đất.
• Sản xuất điện mặt trời không gây ô nhiễm nước hoặc không khí vì không có phản ứng hóa học từ việc đốt cháy nhiên liệu.
• Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng rất hiệu quả cho các mục đích thiết thực như sưởi ấm và chiếu sáng.
• Những lợi ích của năng lượng mặt trời thường được nhìn thấy để làm nóng các bể bơi, khu nghỉ dưỡng và bể chứa nước trên khắp thế giới.

Nhược điểm

• Năng lượng mặt trời không tạo ra năng lượng nếu mặt trời không chiếu sáng. Ban đêm và những ngày nhiều mây hạn chế nghiêm trọng lượng năng lượng được tạo ra.
• Các nhà máy điện mặt trời có thể rất tốn kém để xây dựng.

Các dạng năng lượng tái tạo chính

Năng lượng của mặt trời

Năng lượng mặt trời được coi là nguồn năng lượng thân thiện với môi trường hàng đầu. Đến nay, các phương pháp nhiệt động và quang điện đã được phát triển và sử dụng để tạo ra điện. Khái niệm về khả năng hoạt động và triển vọng của nanoantennas đã được xác nhận. Mặt trời, là một nguồn năng lượng thân thiện với môi trường vô tận, có thể đáp ứng tốt nhu cầu của nhân loại.

Năng lượng gió

Năng lượng gió đã được con người sử dụng thành công từ lâu và những chiếc cối xay gió. Các nhà khoa học đang phát triển mới và cải thiện các trang trại gió hiện có. Giảm chi phí và tăng hiệu quả của cối xay gió. Chúng có liên quan đặc biệt trên các bờ biển và các khu vực có gió liên tục. Bằng cách chuyển đổi động năng của các khối khí thành năng lượng điện giá rẻ, các trang trại gió đã và đang đóng góp đáng kể vào hệ thống năng lượng của từng quốc gia.

Năng lượng địa nhiệt

Các nguồn năng lượng địa nhiệt sử dụng một nguồn vô tận - nhiệt bên trong của Trái đất. Có một số chương trình làm việc không thay đổi bản chất của quá trình. Hơi nước tự nhiên được làm sạch các chất khí và đưa vào các tuabin làm quay máy phát điện. Các cài đặt tương tự hoạt động trên khắp thế giới. Nguồn địa nhiệt cung cấp điện, sưởi ấm toàn bộ thành phố và thắp sáng đường phố. Nhưng năng lượng địa nhiệt được sử dụng rất ít và các công nghệ sản xuất có hiệu suất thấp.

Năng lượng thủy triều và sóng

Năng lượng sóng và thủy triều là một phương pháp phát triển nhanh chóng để chuyển đổi thế năng của sự chuyển động của các khối nước thành năng lượng điện. Với tỷ lệ chuyển đổi năng lượng cao, công nghệ này có tiềm năng lớn. Đúng, nó chỉ có thể được sử dụng trên các bờ biển của đại dương và biển.

năng lượng sinh khối

Quá trình phân hủy sinh khối dẫn đến giải phóng khí có chứa metan. Tinh khiết, nó được sử dụng để tạo ra điện, sưởi ấm không gian và các nhu cầu khác của gia đình. Có những doanh nghiệp nhỏ đáp ứng đầy đủ nhu cầu năng lượng của họ.

Năng lượng của bức xạ mặt trời điện từ

Nó có thể được sử dụng để tạo ra cả điện và nhiệt. Quá trình biến đổi trực tiếp bức xạ mặt trời thành năng lượng điện được thực hiện vừa biến đổi trực tiếp do hiện tượng hiệu ứng quang điện bên trong tấm quang điện, vừa gián tiếp sử dụng phương pháp nhiệt động (thu được hơi nước với áp suất cao).

nhà máy điện mặt trời

Biên nhận năng lượng nhiệt từ năng lượng mặt trời được sản xuất bằng cách hấp thụ năng lượng này và tiếp tục làm nóng bề mặt và chất làm mát, bằng cả các bộ thu đặc biệt và bằng cách sử dụng các kỹ thuật của "kiến trúc năng lượng mặt trời".

Tập hợp các cài đặt cho chuyển đổi năng lượng mặt trời là năng lượng mặt trời nhà máy điện.

Ưu điểm

Năng lượng gió không tạo ra ô nhiễm có thể gây ô nhiễm môi trường. Bởi vì không có quá trình hóa học nào diễn ra, như khi đốt nhiên liệu hóa thạch, không để lại các sản phẩm phụ độc hại.

• Vì năng lượng gió là một nguồn năng lượng tái tạo nên chúng ta sẽ không bao giờ hoàn thành nó.
• Hoạt động nông nghiệp và chăn thả gia súc vẫn có thể diễn ra trên vùng đất được sử dụng bởi các tua-bin gió, vốn có thể giúp sản xuất nhiên liệu sinh học.
• Các trang trại gió có thể được xây dựng ngoài khơi.

Thiết bị và việc sử dụng bộ thu năng lượng mặt trời

Bộ thu năng lượng mặt trời nguyên thủy là một tấm kim loại màu đen được đặt dưới một lớp mỏng chất lỏng trong suốt. Như bạn đã biết từ khóa học vật lý ở trường, các vật tối nóng lên nhiều hơn vật sáng. Chất lỏng này di chuyển với sự hỗ trợ của một máy bơm, làm nguội tấm và tự nóng lên cùng lúc. Mạch chất lỏng được nung nóng có thể được đặt trong một bể chứa nối với nguồn nước lạnh. Bằng cách làm nóng nước trong bể, chất lỏng từ bộ thu được làm mát. Và sau đó nó quay trở lại. Như vậy, hệ thống năng lượng này cho phép bạn có được nguồn nước nóng liên tục, và vào mùa đông còn có các bộ tản nhiệt nóng.

Có ba loại bộ thu khác nhau về thiết bị

Đến nay, có 3 loại thiết bị như vậy:

• hàng không;
• hình ống;
• bằng phẳng.

Hàng không

Bộ thu khí bao gồm các tấm màu tối.

Bộ thu khí là những tấm đen được phủ bằng thủy tinh hoặc nhựa trong suốt. Không khí lưu thông tự nhiên hoặc cưỡng bức xung quanh các tấm này. Không khí ấm được sử dụng để sưởi ấm các phòng trong nhà hoặc làm khô quần áo.

Ưu điểm là thiết kế cực kỳ đơn giản và chi phí thấp. Hạn chế duy nhất là sử dụng lưu thông không khí cưỡng bức. Nhưng bạn có thể làm mà không có nó.

Hình ống

Ưu điểm của một bộ sưu tập như vậy là sự đơn giản và đáng tin cậy.

Bộ thu hình ống trông giống như một số ống thủy tinh xếp thành một hàng, bên trong được phủ một lớp vật liệu hấp thụ ánh sáng.Chúng được kết nối với một bộ thu chung và chất lỏng lưu thông qua chúng. Những bộ thu như vậy có 2 cách truyền năng lượng nhận được: trực tiếp và gián tiếp. Phương pháp đầu tiên được sử dụng vào mùa đông. Loại thứ hai được sử dụng quanh năm. Có một biến thể sử dụng ống chân không: một ống được đưa vào ống kia và chân không được tạo ra giữa chúng.

Điều này cách ly chúng khỏi môi trường và giữ nhiệt tốt hơn. Ưu điểm là tính đơn giản và độ tin cậy. Những bất lợi bao gồm chi phí lắp đặt cao.

bằng phẳng

Để làm cho bộ thu gom hoạt động hiệu quả hơn, các kỹ sư đã đề xuất việc sử dụng bộ tập trung.

Bộ thu tấm phẳng là loại phổ biến nhất. Chính anh là người lấy ví dụ để giải thích nguyên lý hoạt động của các thiết bị này. Ưu điểm của giống này là đơn giản và rẻ so với các giống khác. Điểm bất lợi là sự mất nhiệt đáng kể so với các loại phụ khác không bị.

Để cải thiện các hệ thống năng lượng mặt trời hiện có, các kỹ sư đề xuất sử dụng một loại gương được gọi là bộ tập trung. Chúng cho phép bạn tăng nhiệt độ nước từ 120 đến 200 C ° tiêu chuẩn. Phân loài của những người thu gom này được gọi là tập trung. Đây là một trong những tùy chọn đắt tiền nhất để thực hiện, đó chắc chắn là một bất lợi.

Vị trí thứ 4. Nhà máy điện sóng và thủy triều

Các nhà máy thủy điện truyền thống hoạt động theo nguyên tắc sau:

1. Áp lực nước được cung cấp cho các tuabin.
2. Các tuabin bắt đầu quay.
3. Chuyển động quay được truyền đến máy phát điện để tạo ra điện năng.

Việc xây dựng một nhà máy thủy điện tốn kém hơn một nhà máy nhiệt điện và chỉ có thể thực hiện được ở những nơi có trữ lượng năng lượng nước lớn. Nhưng vấn đề chính là thiệt hại đối với các hệ sinh thái do nhu cầu xây dựng các con đập.

Các nhà máy điện thủy triều hoạt động theo nguyên tắc tương tự, nhưng sử dụng sức mạnh của thủy triều để tạo ra năng lượng.

Các dạng năng lượng thay thế "nước" bao gồm một hướng thú vị như năng lượng sóng. Bản chất của nó bắt nguồn từ việc tạo ra điện thông qua việc sử dụng năng lượng sóng biển, cao hơn nhiều so với năng lượng thủy triều. Nhà máy năng lượng sóng mạnh nhất hiện nay là Pelamis P-750, tạo ra 2,25 MW năng lượng điện.

Đung đưa trên sóng, những bộ đối lưu khổng lồ này ("rắn") uốn cong, do đó các piston thủy lực bắt đầu di chuyển vào bên trong. Họ bơm dầu thông qua các động cơ thủy lực, từ đó biến máy phát điện. Điện năng thu được được đưa vào bờ thông qua một dây cáp được đặt dọc theo đáy. Trong tương lai, số lượng máy đối lưu sẽ được nhân lên và trạm sẽ có thể tạo ra công suất lên đến 21 MW.

Lịch sử sử dụng năng lượng gió

Không thể nói chính xác việc sử dụng năng lượng gió để giải quyết các vấn đề kinh tế của một người bắt đầu từ khi nào. Cối xay gió đã được biết đến từ thời Ai Cập cổ đại. Ở Trung Quốc cổ đại, cối xay gió được sử dụng để bơm nước từ các cánh đồng lúa. Việc sử dụng buồm để điều hướng còn được biết đến sớm hơn, từ thời Babylon cổ đại, và đây chỉ là bằng chứng bằng văn bản.

Châu Âu trong những ngày đó là một tập hợp của các bộ lạc hoang dã. Với sự xuất hiện của các dấu hiệu của nền văn minh, cối xay gió, tàu buồm cũng xuất hiện ở đây. Nhưng trong một thời gian dài, việc sử dụng gió kết thúc ở đó. Nguồn quá không ổn định, không thể đoán trước, không thể trông chờ vào đó mà không có phương án dự phòng.

Với sự phát triển của sản xuất, những chiếc máy bơm nâng nước giếng khoan đầu tiên đã xuất hiện.Cùng lúc đó, việc sử dụng những chiếc cối xay gió làm động lực cho họ bắt đầu. Những thiết bị như vậy vẫn hoạt động cho đến ngày nay, chúng đơn giản, đáng tin cậy và không có yêu cầu gì trong hoạt động.

Máy phát điện gió bắt đầu xuất hiện cùng với sự ra đời của thiết bị biến chuyển động quay thành điện năng - máy phát điện. Tua bin gió đã phát triển nhanh chóng trong thế kỷ 20, mặc dù chiến tranh đã khiến nhiều dự án ở châu Âu ngừng hoạt động.

Ngày nay, các nước đi đầu trong việc sử dụng các trang trại gió là Hoa Kỳ và Trung Quốc. Một số lượng lớn các nhà ga có sẵn ở Châu Âu, chúng tập trung ở bờ biển phía tây. Hầu hết tất cả đều ở Đan Mạch, điều này khá dễ hiểu - không có nguồn nào khác ở đất nước này.

Hiệu suất cao của HPPs, không có gió mạnh và ổn định ở hầu hết các khu vực đã làm giảm sự quan tâm đến năng lượng gió. Ngoài ra, các thiết bị tồn tại thời đó không có năng suất cao, không sản xuất đủ năng lượng. Vấn đề đã được giải quyết bằng cách sử dụng máy phát điện chạy xăng hoặc diesel, đáng tin cậy hơn và sẵn sàng tạo ra kết quả mong muốn vào đúng thời điểm.

Ngày nay, sự quan tâm đến năng lượng gió đã phát triển đáng kể. Những phát triển mới, hiệu quả hơn đã xuất hiện có thể cung cấp đủ số lượng người tiêu dùng. Ngoài ra, còn có nam châm neodymium mạnh cho phép bạn tự chế tạo máy phát điện với khả năng làm việc ở tốc độ quay chậm, điều này đã thay đổi hoàn toàn tình hình và khơi dậy sự quan tâm lớn của các nhà thiết kế.