Apoyar el desarrollo de fuentes de energía alternativas. Energía alternativa en Rusia

Las limitadas reservas naturales y la creciente dificultad de extraer combustibles fósiles, junto con la contaminación ambiental global, están empujando a la humanidad a hacer esfuerzos para encontrar fuentes de energía alternativas y renovables. Además de reducir el daño ambiental, se espera que los nuevos recursos energéticos tengan indicadores de costo mínimo para todos los ciclos de transporte, procesamiento y producción.

Propósito de las fuentes de energía alternativas.

Al ser un recurso o fenómeno completamente renovable, una fuente de energía alternativa reemplaza por completo a la tradicional, trabajando en o. La humanidad utiliza diversas fuentes de energía desde hace mucho tiempo, pero el aumento de su uso causa daños irreparables al medio ambiente. Conduce a la liberación de grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera. Provoca el efecto invernadero y contribuye al aumento de la temperatura global. Al soñar con un recurso energético prácticamente inagotable o completamente renovable, la gente está ocupada buscando formas prometedoras de obtener, utilizar y posteriormente transferir energía. Por supuesto, teniendo en cuenta el aspecto medioambiental y la rentabilidad de fuentes nuevas y no tradicionales.

Esperanzas asociadas a las fuentes de energía no tradicionales

La relevancia del uso de fuentes de energía no tradicionales aumentará continuamente, lo que requerirá acelerar los procesos de búsqueda e implementación. Ya hoy, la mayoría de los países a nivel estatal se ven obligados a implementar programas que reducen el consumo de energía, gastando enormes cantidades de dinero en esto y reduciendo los derechos de sus propios ciudadanos.

La historia no puede retroceder. Los procesos de desarrollo social no se pueden detener. La vida humana ya no es concebible sin recursos energéticos. Sin encontrar una alternativa completa a las fuentes de energía modernas y estándar, la vida de la sociedad es inimaginable y está garantizado que llegará a un callejón sin salida (ver)

Factores que aceleran la introducción de recursos energéticos no tradicionales:

1. Una crisis ambiental global construida sobre una actitud utilitaria y, sin exagerar, depredadora hacia los recursos naturales del planeta. El hecho de la influencia nociva es bien conocido y no suscita controversias. La humanidad deposita grandes esperanzas en la solución del creciente problema de las fuentes de energía alternativas.
2. Beneficio económico que reduce el coste de obtención y el coste final de las energías alternativas. Reducir el periodo de recuperación de la inversión en la construcción de instalaciones energéticas no tradicionales. La liberación de grandes recursos materiales y humanos dirigidos al beneficio de la civilización (ver).
3. Tensión social en la sociedad provocada por una disminución de la calidad de vida, un aumento de la densidad y el tamaño de la población. La situación económica y medioambiental, cuyo constante deterioro conduce al crecimiento de diversas enfermedades.
4. La finitud y la complejidad cada vez mayor de la extracción de combustibles fósiles. Esta tendencia requerirá inevitablemente una transición acelerada hacia .
5. Un factor político que convierte al país en el primero en dominar plenamente las energías alternativas y convertirse en líder mundial.

Sólo realizando el propósito principal de las fuentes no tradicionales podremos saturar completamente a la humanidad en desarrollo con la energía necesaria y consumida con avidez.

Perspectivas de aplicación y desarrollo de varios tipos de fuentes de energía alternativas.

La principal fuente para satisfacer las necesidades energéticas se obtiene actualmente de tres tipos de recursos energéticos: el agua, el combustible orgánico y el núcleo atómico (ver). El proceso de transición a tipos alternativos, requerido por el tiempo, avanza lentamente, pero la comprensión de la necesidad obliga a la mayoría de los países a desarrollar tecnologías de ahorro de energía e implementar más activamente sus propios desarrollos y los globales en la vida. Cada año, la humanidad recibe cada vez más energía renovable del sol, el viento y otras fuentes alternativas. Averigüemos qué son las fuentes de energía alternativas.

Principales tipos de energía renovable

La energía solar se considera una fuente de energía líder y respetuosa con el medio ambiente. Hoy en día, se han desarrollado y utilizado métodos termodinámicos y fotoeléctricos para generar electricidad. Se confirma el concepto de rendimiento y perspectivas de las nanoantenas. El sol, al ser una fuente inagotable de energía respetuosa con el medio ambiente, puede satisfacer plenamente las necesidades de la humanidad.

¡Dato interesante! Hoy en día, el periodo de amortización de una planta de energía solar que utiliza células fotovoltaicas es de aproximadamente 4 años.

La energía eólica y las turbinas eólicas se utilizan con éxito desde hace mucho tiempo. Los científicos están desarrollando nuevas plantas de energía eólica y mejorando las existentes. Reducir costes y aumentar la eficiencia de los aerogeneradores. Son de especial relevancia en las costas y en zonas con vientos constantes. Al convertir la energía cinética de las masas de aire en energía eléctrica barata, las centrales eólicas ya contribuyen de forma significativa al sistema energético de cada país.

Las fuentes de energía geotérmica utilizan una fuente inagotable: el calor interno de la Tierra. Existen varios esquemas de trabajo que no cambian la esencia del proceso. El vapor natural se purifica de los gases y se suministra a turbinas que hacen girar generadores eléctricos. Instalaciones similares funcionan en todo el mundo. Los manantiales geotermales proporcionan electricidad, calientan ciudades enteras e iluminan las calles. Pero el poder de la energía geotérmica se ha utilizado muy poco y las tecnologías de producción son poco eficientes.

¡Dato interesante! En Islandia, más del 32% de la electricidad se produce a partir de fuentes termales.

La energía de las mareas y las olas es un método en rápido desarrollo para convertir la energía potencial del movimiento de masas de agua en energía eléctrica. Con una alta tasa de conversión de energía, la tecnología tiene un gran potencial. Es cierto que solo se puede utilizar en las costas de océanos y mares.

El proceso de descomposición de la biomasa conduce a la liberación de gas que contiene metano. Una vez purificado, se utiliza para generar electricidad, calentar habitaciones y otras necesidades del hogar. Hay pequeñas empresas que satisfacen plenamente sus necesidades energéticas.

El constante aumento de las tarifas energéticas obliga a los propietarios de viviendas particulares a utilizar fuentes alternativas. En muchos lugares, las parcelas domésticas remotas y las granjas privadas se ven completamente privadas de la posibilidad de una conexión, incluso teórica, a los recursos energéticos necesarios.

Las principales fuentes de energía no tradicionales utilizadas en una vivienda particular:

• paneles solares y diversos diseños de colectores térmicos alimentados por energía solar;
• plantas de energía eólica;
• mini y micro centrales hidroeléctricas;
• energía renovable a partir de biocombustibles;
• Varios tipos de bombas de calor que utilizan calor del aire, la tierra o el agua.

Hoy en día, utilizando fuentes no tradicionales, no es posible reducir significativamente los costos de consumo de energía. Pero la mejora constante de las tecnologías y los precios más bajos de los dispositivos sin duda conducirán a un auge en la actividad de los consumidores.

Oportunidades que brindan las energías alternativas

La humanidad no puede imaginar un mayor desarrollo sin mantener el ritmo de consumo de energía. Pero un movimiento en esta dirección conduce a la destrucción del medio ambiente y afectará gravemente a la vida de las personas. La única opción que puede corregir la situación parece ser la posibilidad de utilizar fuentes de energía no tradicionales. Los científicos pintan perspectivas brillantes y logran avances tecnológicos en tecnologías probadas e innovadoras. Los gobiernos de muchos países, al darse cuenta de los beneficios, invierten mucho en investigación. Desarrolla energías alternativas y transfiere capacidad de producción a fuentes no tradicionales. En esta etapa del desarrollo de la sociedad, preservar el planeta y garantizar el bienestar de las personas sólo es posible trabajando intensamente con fuentes de energía alternativas.

Uso mundial de varios tipos de fuentes de energía alternativas.

Además del potencial y el grado de desarrollo tecnológico, la eficiencia del uso de varios tipos de energía alternativos está influenciada por la intensidad de la fuente de energía. Por lo tanto, los países, especialmente aquellos sin reservas de petróleo, están desarrollando intensamente las fuentes existentes de recursos energéticos no tradicionales.

Dirección del desarrollo de los recursos energéticos renovables en el mundo:

• Finlandia, Suecia, Canadá, Noruega- uso masivo de plantas de energía solar;
• Japón- uso eficiente de la energía geotérmica;
• EE.UU- avances significativos en el desarrollo de fuentes de energía alternativas en todas direcciones;
• Australia- buen efecto económico del desarrollo de energías no tradicionales;
• Islandia- calefacción geotérmica de Reykjavik;
• Dinamarca- líder mundial en energía eólica;
• Porcelana- experiencia exitosa en la introducción y ampliación de la red de energía eólica, uso masivo de agua y energía solar;
• Portugal- uso eficaz de las plantas de energía solar.

Muchos países desarrollados se han sumado a la carrera tecnológica, logrando éxitos significativos en su propio territorio. Es cierto que la producción mundial de energías alternativas ronda desde hace tiempo el 5% y, por supuesto, parece deprimente.

El uso de fuentes de energía no tradicionales en Rusia está poco desarrollado y en un nivel bajo en comparación con muchos países. La situación actual se explica por la abundancia y disponibilidad de recursos energéticos fósiles. Sin embargo, comprender la baja productividad de este puesto y mirar hacia el futuro obliga al gobierno a abordar cada vez más este problema.

Han surgido tendencias positivas. En la región de Belgorod funciona con éxito un conjunto de paneles solares que está previsto ampliar. Está previsto trabajar para introducir la bioenergía. Se están poniendo en marcha plantas de energía eólica en varias regiones. Kamchatka utiliza con éxito energía procedente de fuentes geotérmicas.

La proporción de fuentes de energía no tradicionales en el balance energético global del país se estima de manera muy aproximada y ronda el 4%, pero en teoría tiene oportunidades de desarrollo inagotables.

¡Datos interesantes! La región de Kaliningrado pretende convertirse en líder en la producción de electricidad limpia en Rusia.

Pros y contras obvios de las fuentes de energía alternativas

Las fuentes de energía alternativas tienen ventajas innegables y pronunciadas. Y simplemente exigen hacer todo lo posible para estudiarlos.

Ventajas de las fuentes de energía alternativas:

• aspecto ambiental (ver);
• inagotabilidad y recursos renovables;
• accesibilidad universal y amplia difusión;
• reducción de costos con un mayor desarrollo de la tecnología.

Las necesidades de energía ininterrumpida de la humanidad imponen requisitos estrictos para las fuentes no tradicionales. Y existe una oportunidad real de eliminar las deficiencias con un mayor desarrollo de la tecnología.

Desventajas existentes de las fuentes de energía alternativas:

• posible inconsistencia según la hora del día y las condiciones climáticas;
• nivel insatisfactorio de eficiencia;
• tecnología poco desarrollada y alto costo;
• Baja potencia unitaria de instalaciones individuales.

Es de esperar que los intentos de encontrar una fuente de energía renovable ideal se vean coronados por el éxito. Se salvará el medio ambiente y las personas tendrán una calidad de vida mucho mejor.

El tiempo no se detiene. En la antigüedad, la gente utilizaba como fuente de energía únicamente su propia fuerza o, si era posible, la fuerza de los animales domésticos. Entonces la primera fuente externa de energía que la gente aprendió a utilizar fue el fuego. Lo único que al principio sabían obtener del fuego era cocinar los alimentos y calentar su hogar. Hoy, al servicio de la humanidad existen fuentes de energía que superan en millones de veces la potencia humana. Ahora cocinamos no sólo con la ayuda del fuego, sino que utilizamos equipos especiales para levantar toneladas de carga, utilizamos cohetes, conquistamos el espacio, miramos las profundidades de la Tierra y construimos millones de ciudades. Sin embargo, en el mundo se están produciendo cada vez más crisis energéticas locales asociadas con la falta de recursos energéticos.

Ley de la energía

La energía nunca desaparece; puede cambiar de forma y acumularse. Por ejemplo, las plantas necesitan luz solar; convierten la energía solar y la almacenan. Al mismo tiempo, nos la dan en forma de productos comestibles; las personas y los animales consumen estas plantas y convierten esta energía que se acumula en ellas, por ejemplo, en trabajo muscular. Por otro lado, quemar leña al fuego también libera energía proveniente del Sol. Además, todos los recursos fósiles del planeta, principalmente carbón, gas natural y petróleo, son dispositivos de almacenamiento de energía solar. Todos estos recursos combustibles y energéticos se formaron a partir de restos de animales y plantas que existieron hace millones de años, bajo la influencia de la presión y temperaturas extremadamente altas en la corteza terrestre.

A un hombre medieval le habría parecido mágico que ante sus ojos alguien extrajera luz del carbón o condujera un coche con petróleo. Pero esta magia reside únicamente en permitir acumular energía y transferirla de una forma a otra. Hoy en día, este proceso se ha vuelto tan común para todos que pocas personas piensan en el problema energético y los recursos que utilizamos para ello. Desde que la humanidad empezó a desentrañar los secretos de la energía, ha intentado obtener energía al menor coste. La opción ideal sería inventar una máquina del tiempo, el llamado “perpertum mobile”, que produciría energía por sí misma, recibiéndola de la nada. Pero, lamentablemente, es imposible crear una máquina de movimiento perpetuo que resuelva todos los problemas de los recursos energéticos. La cantidad total de energía siempre permanece inalterada, no se puede crear, sólo se puede liberar la energía acumulada y transformarla en otra: luminosa, eléctrica, térmica, física, química, etc.

El agua como fuente de energía.

Una persona puede utilizar el poderoso poder del agua, interfiriendo en algunas etapas con la circulación natural del agua, para extraer energía de esta manera. Hoy en día, las centrales hidroeléctricas producen electricidad, que puede almacenarse o consumirse inmediatamente para el fin previsto.

Olas del mar increíblemente fuertes rompen cada segundo contra numerosas costas, su poderosa energía hace su trabajo. Pero la humanidad todavía es incapaz de utilizar el poder de las olas del mar para producir energía, aunque existen innumerables modelos teóricos e ideas para su implementación para resolver el problema energético. Recientemente, es decir, después del accidente de la central nuclear de Chernobyl, los gobiernos de muchos estados marítimos se interesaron seriamente por esta fuente segura de energía; antes las pruebas se realizaban principalmente en el campo de la energía nuclear;

Carbón

Todos los tipos de carbón son el resultado de un proceso que duró millones de años, durante el cual los restos de diversas plantas se descompusieron y, bajo alta presión, se convirtieron en turba y luego en carbón. A lo largo de millones de años, estos depósitos penetraron cada vez más profundamente en la corteza terrestre, cubriéndose con nuevas capas en la parte superior. Por ejemplo, una capa de turba de 50 metros se compactó hasta obtener una capa de carbón de 3 metros. Los romanos fueron los primeros en calentar sus casas con carbón allá por el siglo I d.C. Los investigadores creen que la turba se utiliza para calentar desde tiempos prehistóricos. No fue hasta el siglo XVI que el carbón empezó a utilizarse como combustible en Europa.

El carbón y el petróleo pertenecen al mismo grupo en su origen y composición química. De hecho, se puede obtener gasolina del carbón, al igual que del petróleo. Este método se desarrolló en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial, cuando no había suficiente petróleo para producir gasolina. Este método consiste en que durante el proceso de combustión el carbón se tritura y sufre ciertos procesos químicos, dando como resultado un excelente combustible.

Aceite

Al igual que otros tipos de combustibles fósiles que la humanidad quema para producir calor y electricidad, el petróleo es extremadamente antiguo. Los yacimientos petrolíferos más antiguos se formaron hace 600 millones de años. El petróleo llenó todos los huecos y grietas de la corteza terrestre, creando enormes depósitos. Hoy en día se los busca activamente, se perforan pozos y se extraen enormes reservas de estos depósitos.

Cada vez más sustancias consumidas por la humanidad se producen a partir del petróleo. La gasolina y el diésel no son los únicos productos que consume el ser humano. El petróleo es una materia prima para la producción de medicamentos, tejidos artificiales, venenos, fertilizantes minerales, cosméticos y plásticos. Ni siquiera sospechamos cuán dependiente es la humanidad de estos recursos energéticos y combustibles. No en vano los países más ricos del mundo son países productores de petróleo. Hoy en día, el petróleo domina en todas partes. Ninguna otra forma de energía puede todavía sustituir al petróleo como fuente de energía.

Gas natural

El gas que se utiliza para calentar, cocinar o generar electricidad suele ser propano, butano o gas natural. Fue descubierto durante la perforación de los primeros pozos petroleros casi por accidente. Hoy en día, el gas natural satisface una quinta parte de las necesidades energéticas del mundo.

El gas natural que se quema durante la cocción produce el doble de energía que la corriente eléctrica producida por las centrales térmicas. El gas natural, como el carbón, es un combustible fósil, pero tiene un origen más cercano al petróleo. Por eso se extrae junto con el petróleo o en forma de formaciones gaseosas independientes. La forma más sencilla de extraer gas natural es de depósitos subterráneos, como los de Oriente Medio o Siberia. La seguridad durante su producción está garantizada por un sistema de conexión de tuberías y válvulas, con cuya ayuda se regula la presión, ya que los yacimientos de gas están constantemente bajo una presión enorme.

Los principales yacimientos de gas europeos se encuentran en Italia, Francia y Holanda, así como en el Mar del Norte, frente a las costas de Gran Bretaña y Noruega. Además, Rusia suministra gas siberiano a través de un extenso sistema de gasoductos a los países de Europa Central. Rusia es el principal proveedor de gas; un tercio de todas las reservas de gas utilizadas en el mundo proceden de Siberia.

Energía de los átomos

La humanidad ha aprendido a obtener energía atómica en las centrales eléctricas dividiendo el núcleo de un átomo de uranio. Es este elemento el que tiene un núcleo inestable y es más fácil de dividir por neutrones. Como resultado de la desintegración del núcleo, se liberan nuevos neutrones que, a su vez, dividen otros núcleos atómicos. Este proceso se convierte en una reacción en cadena y libera una gran cantidad de energía, que se utiliza para convertir el agua en vapor, impulsando una turbina y un generador eléctrico. Desafortunadamente, este método para resolver el problema energético no es seguro; junto con la energía de los núcleos atómicos, se produce radiación radiactiva, que es peligrosa para todos los organismos vivos. Por lo tanto, la protección mediante envolventes especiales en este tipo de centrales eléctricas debe ser máxima.

Energías suaves

Según los científicos, la solución al problema energético en el futuro pasa por energías alternativas suaves. Existen formas como la energía eólica, la bioenergía y la energía solar. No desperdician minerales y no dañan el medio ambiente. También se les llama fuentes de energía renovables. Mientras haya vida en la Tierra, la energía eólica, la bioenergía y la energía solar serán inagotables, y las fuentes fósiles en forma de carbón, gas y petróleo algún día desaparecerán.

Bioenergía

La bioenergía es energía que se produce a partir de plantas. Para los animales y los humanos, las plantas son la fuente más importante de energía y alimento. Las plantas reciben su suministro de energía directamente del sol, mientras que la madera es portadora de bioenergía renovable. Pero las necesidades de nuestra sociedad industrial son tan grandes que toda la madera del planeta sólo puede satisfacer una pequeña parte, sin resolver el problema energético. En muchos países, la madera es la principal fuente de energía. La tala incontrolada provoca una disminución del número de árboles, ya que a menudo no hay suficiente dinero para plantarlos. En este caso, esta fuente poco a poco pasa a ser no renovable, lo que se convertirá en una de las causas del problema energético.

Un método alternativo y prometedor de obtención de energía es la producción de biogás. Se forma a partir de sustancias destruidas de la vida animal y vegetal en ausencia de contacto con el aire. Las explotaciones agrícolas en las que se recoge mucha biomasa como residuo pueden utilizar plantas de biogás especiales para producir metano. El funcionamiento de dichas instalaciones no daña el medio ambiente y su uso no supone ningún coste. La solución al problema de la energía y las materias primas reside en estas fuentes alternativas. Pero, por supuesto, primero hay que construirlos, y los primeros experimentos siempre conllevan grandes gastos. En Brasil, por ejemplo, se encontró una forma interesante de gastar menos gasolina. Producen bioalcohol, un líquido que se obtiene de la fermentación de la caña de azúcar y el maíz. Este alcohol se agrega a la gasolina normal. Así, el país se vuelve menos dependiente de las importaciones de gasolina.

Otro ejemplo del uso de la bioenergía es la costa de California. Las granjas marinas producen una variedad de algas que crecen medio metro cada día. También se procesan para producir gasolina, y otro tipo de algas se utilizan como materia prima en centrales térmicas, reduciendo los problemas de energía y materias primas.

Energía eólica

El viento es una de las fuentes tradicionales de energía. Allá por el siglo VII a.C. mi. En Persia se utilizaron molinos de viento y, en 1920, en Estados Unidos se utilizó por primera vez un molino de viento para generar electricidad. Diez años más tarde, en Austria y Baviera se construyeron turbinas eólicas que abastecieron de electricidad a zonas enteras.

Las centrales eléctricas modernas producen electricidad. Con la ayuda de la energía eólica se mueven generadores eléctricos que alimentan la red eléctrica o almacenan energía en baterías. Según los expertos, el uso de la energía eólica tiene un gran futuro si la humanidad da preferencia al desarrollo de tecnologías energéticas alternativas en lugar de la energía nuclear y el uso del petróleo como fuente de energía.

Energía solar

En términos de producción de energía, podemos pensar en el Sol como un tipo de reactor nuclear de potencia extrema. Sólo una pequeña partícula llega a la Tierra, pero incluso esto da la posibilidad de que haya vida. ¿Es posible convertir la energía solar directamente en energía eléctrica? Sí, esto es totalmente posible utilizando paneles solares. Ya hoy en día, allí donde el sol brilla intensamente y las necesidades de electricidad son pequeñas, reciben energía directamente del sol. Las células solares son obleas que tienen dos capas extremadamente finas. Una capa se compone de silicio, la segunda, de silicio y boro. Junto con la luz solar que incide sobre la batería solar, los fotones (pequeñas partículas de luz emitidas por el Sol) penetran en su capa exterior. Mueven electrones, transfiriéndolos a la segunda capa y provocando así un voltaje eléctrico. Los electrones transferidos ingresan al dispositivo de almacenamiento de corriente y luego a los conductores eléctricos. Así, por ejemplo, las centrales solares ya están solucionando el problema energético del Lejano Oriente.

Los paneles solares se mejoran constantemente. Siguen siendo muy caros, pero esperamos que en un futuro próximo sean bastante eficientes y baratos y puedan resolver el problema energético mundial y satisfacer una parte importante de las necesidades eléctricas de la humanidad. Estos parques solares ahora se encuentran en zonas deshabitadas debido al calor extremo. Las perspectivas para el uso de la energía solar son enormes; según los expertos, si la tecnología para producir hidrógeno continúa desarrollándose, la energía solar acumulada en las zonas desérticas podrá entregarse en forma de hidrógeno a los países consumidores.

¿Por qué conservar las reservas de energía?

Los depósitos de petróleo, carbón y gas natural formados por nuestro planeta a lo largo de millones de años son consumidos por la humanidad en pocos años. Cuando gastamos sin pensar estas reservas en una mayor producción de energía, estamos robando a nuestros descendientes.

Al hacer esto, alteramos el equilibrio de energía en la Tierra, porque la proporción entre la energía recibida y la energía devuelta al espacio debe estar equilibrada. Si la humanidad destruye y quema las reservas de energía, se forman gases que impiden que el exceso de energía solar regrese al espacio. Como resultado, surge un problema energético global: nuestro planeta se calienta y surge un fenómeno llamado efecto invernadero. El efecto invernadero puede cambiar el clima global hasta tal punto que los desiertos se expandirán, se formarán tornados devastadores, el hielo en los polos se derretirá, el nivel del mar aumentará significativamente y muchas costas quedarán inundadas.

Además, ya ha llegado el momento del agotamiento de los recursos energéticos. Los científicos están haciendo sonar la alarma, demostrando que las reservas de energía fósil durarán varias décadas, luego el consumo de energía disminuirá y también el bienestar de la humanidad. La solución al problema es una rápida transición de la sociedad hacia un consumo razonable de reservas de energía y el desarrollo de nuevos métodos alternativos y seguros de producción de energía.

Debido al desarrollo de tecnologías de producción y al importante deterioro de la situación medioambiental en muchas regiones del mundo, la humanidad se enfrenta al problema de encontrar nuevas fuentes de energía. Por un lado, la cantidad de energía producida debería ser suficiente para el desarrollo de la producción, la ciencia y el sector público; por otro, la producción de energía no debería tener un impacto negativo en el medio ambiente;

Esta formulación de la pregunta llevó a la búsqueda de las llamadas fuentes de energía alternativas, fuentes que cumplan con los requisitos anteriores. Gracias a los esfuerzos de la ciencia mundial, actualmente se han descubierto muchas fuentes de este tipo, la mayoría de las cuales ya se utilizan más o menos ampliamente; Presentamos a su atención una breve descripción de ellos:

Energía solar

Las plantas de energía solar se utilizan activamente en más de 80 países; convierten la energía solar en energía eléctrica. Existen diferentes formas de realizar dicha conversión y, en consecuencia, diferentes tipos de plantas de energía solar. Las estaciones más comunes son las que utilizan convertidores fotoeléctricos (fotocélulas) combinados en paneles solares. La mayoría de las instalaciones fotovoltaicas más grandes del mundo se encuentran en Estados Unidos.

Energía eólica

Las centrales eólicas (plantas de energía eólica) se utilizan ampliamente en los EE. UU., China, India y también en algunos países de Europa occidental (por ejemplo, en Dinamarca, donde el 25% de toda la electricidad se produce de esta manera). La energía eólica es una fuente de energía alternativa muy prometedora; actualmente, muchos países están ampliando significativamente el uso de centrales eléctricas de este tipo.

Biocombustible

Las principales ventajas de esta fuente de energía frente a otros tipos de combustible son su respeto al medio ambiente y su renovabilidad. No todos los tipos de biocombustibles se consideran fuentes de energía alternativas: la leña tradicional también es biocombustible, pero no es una fuente de energía alternativa. Los biocombustibles alternativos pueden ser sólidos (turba, procesamiento de madera y residuos agrícolas), líquidos (biodiesel y biocombustible, así como metanol, etanol, butanol) y gaseosos (hidrógeno, metano, biogás).

Energía de mareas y olas.

A diferencia de la energía hidroeléctrica tradicional, que utiliza la energía del flujo de agua, la energía hidroeléctrica alternativa aún no se ha generalizado. Las principales desventajas de las centrales mareomotrices incluyen el alto costo de su construcción y los cambios diarios de potencia, por lo que es recomendable utilizar centrales de este tipo solo como parte de sistemas de energía que también utilizan otras fuentes de energía. Las principales ventajas son el alto respeto al medio ambiente y el bajo coste de producción de energía.

Energía térmica de la Tierra.

Para desarrollar esta fuente de energía se utilizan centrales geotérmicas, que aprovechan la energía de las aguas subterráneas de alta temperatura, así como de los volcanes. Actualmente es más común la energía hidrotermal, que utiliza la energía de manantiales subterráneos calientes. La energía petrotermal, basada en el aprovechamiento del calor “seco” del interior de la Tierra, está actualmente poco desarrollada; Se considera que el principal problema es la baja rentabilidad de este método de producción de energía.

Electricidad atmosférica

(Los relámpagos en la superficie terrestre ocurren casi simultáneamente en varios lugares del planeta.)

La energía de las tormentas, basada en la captura y acumulación de la energía del rayo, está todavía en su infancia. Los principales problemas de la energía de las tormentas son la movilidad de los frentes de las tormentas, así como la velocidad de las descargas eléctricas atmosféricas (rayos), lo que dificulta la acumulación de su energía.

¡Hola queridos lectores! En este artículo nos gustaría hablar sobre el desarrollo de fuentes de energía alternativas en la Federación de Rusia. Vale la pena decir de inmediato que en nuestro país se utilizan varios tipos de energía alternativa desde hace bastante tiempo. Como mínimo, como habrás adivinado, se trata de molinos de viento y de agua, que durante cientos de años fueron muy populares en nuestro país para moler cereales y elevar agua. Hoy han sido reemplazadas por turbinas eólicas y centrales hidroeléctricas. También vale la pena señalar el uso de primitivos colectores solares para calentar agua, en forma de tanques de color oscuro en los que se vertía agua y se calentaba bajo la influencia de la luz solar.

Potencial de energía alternativa en Rusia

Pero ahora, con la llegada del progreso, estos métodos arcaicos de “tomar” energía de fuentes alternativas han sido reemplazados por otros más modernos. Hoy en día, aunque muy raramente, todavía se encuentran molinos de viento en suelo ruso. Las grandes centrales hidroeléctricas industriales también se generalizaron durante la Unión Soviética. Además, hoy en día en las regiones soleadas de nuestro país se instalan de forma moderada colectores solares y paneles solares eficientes producidos industrialmente. Y hay que decir que el potencial de las energías alternativas en Rusia aún está lejos de ser descubierto. Además, no debemos olvidar que la energía alternativa y la ecología son hermanas para siempre. Es decir, al desarrollar fuentes de energía alternativas en Rusia, al mismo tiempo estamos resolviendo problemas ambientales. Que son más relevantes que nunca para nuestro país.

Problemas de las energías alternativas en Rusia.

El principal problema es que Rusia es muy rica en recursos minerales. Y la electricidad que obtenemos hoy al quemar las entrañas de la tierra: carbón, gas y petróleo. Por tanto, se cree que hoy en día no es especialmente rentable instalar paneles solares bastante caros o, por ejemplo, turbinas eólicas donde ya se han instalado líneas de gas y electricidad. Estos son los principales problemas de las energías alternativas. Y efectivamente lo es. Sin importantes exenciones fiscales para los pioneros de las energías alternativas en Rusia, es bastante difícil esperar un auge “alternativo”. Sin embargo, como muestra la práctica mundial, en los países donde el Estado se encuentra a mitad de camino con tales innovaciones, el proceso es más que dinámico. Aunque, de una forma u otra, el uso de fuentes alternativas de electricidad, al menos en el sentido moderno, no es asequible para todos.

El primer camino del desarrollo es fundamental.

Sin embargo, todavía podemos esperar un crecimiento de las energías alternativas en Rusia por dos razones. En primer lugar, porque el énfasis en las fuentes de energía alternativas es una tendencia internacional difícil de ignorar. Al fin y al cabo, no se trata sólo de una gran cantidad de energía, sino también de inversión en innovación y nuevos puestos de trabajo. En una palabra, ningún Estado podrá ignorar por mucho tiempo un bocado tan sabroso. Si este Estado se esfuerza por ser moderno y eficiente, claro está. Sin embargo, por ahora, lamentablemente, el petróleo y el carbón tradicionales son más interesantes tanto desde la posición del Estado como desde la posición de las empresas. Sin embargo, las reservas de petróleo, carbón y gas no son infinitas. Y tarde o temprano habrá que hacer en Rusia algo que ahora está sucediendo en Estados Unidos, China y la Unión Europea. Y allí, como escriben nuestros colegas extranjeros, el número de turbinas eólicas, solares, geotérmicas y mareomotrices crece a pasos agigantados. Al mismo tiempo, no olvidemos que las energías alternativas y la ecología van de la mano.

La segunda forma de desarrollo es natural.

Pasemos ahora a la segunda forma de desarrollar energías alternativas en Rusia. Es decir, de regiones donde no todo va tan bien con la electricidad y el gas a los que estamos acostumbrados. Estamos hablando de asentamientos de difícil acceso en el norte, que tanto nos esforzamos por desarrollar. Y si se calcula cuánto cuesta llevar recursos energéticos a algunos rincones remotos de nuestro país, las energías alternativas desarrolladas directamente en el lugar, es decir, una planta de energía solar o eólica instalada y otras fuentes alternativas de energía eléctrica, ya no parecen tan caras. Además, y una gran ventaja, aumenta la autonomía de los asentamientos. Se vuelven menos dependientes de la importación de recursos, ya que comienzan a producirlos localmente, literalmente de la nada. O del sol. Y ya existen ejemplos de tales soluciones en nuestro país.

Además, no hay que olvidar que en Rusia, no sólo en el extremo norte, todavía hay zonas blancas sin fuentes instaladas de gas o electricidad. E incluso cerca de las principales ciudades. Está claro que estamos hablando de dachas. Además, incluso si se proporciona electricidad a las casas de campo, conectarla a su casa requiere mucho papeleo. Por tanto, es toda una opción instalar paneles solares en el tejado de una casa de campo. Al menos habrá suficiente energía para el televisor. Por lo tanto, las energías alternativas en Siberia también están económicamente justificadas. Al menos en regiones como la región de Omsk. Donde no hay muchos menos días soleados que en Krasnodar.

¿Cómo le va al átomo pacífico?

Las centrales nucleares se destacan. Con esta fuente de electricidad, primero en la Unión Soviética y luego en Rusia, todo está en orden. Rosatom anuncia importantes planes para la construcción de cada vez más estaciones tanto en Rusia como en el extranjero.

Las centrales nucleares en Rusia se están desarrollando activamente. Por supuesto, esta es una forma excelente y de alta tecnología de generar electricidad, ya que sólo se necesita un poco de uranio. Y puedes colocar el reactor bajo tierra, en el espacio o a bordo de un barco. Sin embargo, esto es muy peligroso. Y podemos decir que, en términos de opinión pública, las centrales nucleares están en declive. Basta recordar el reciente accidente de Fukushima o el famoso Chernóbil.

Por supuesto, la energía solar, eólica, geotérmica, mareomotriz y otros tipos de energía alternativa no tienen este inconveniente. Y ofrecen una energía casi inagotable para todos. Por lo tanto, el desarrollo de fuentes de energía alternativas avanza a un ritmo rápido en todo el mundo desarrollado. ¡Veamos adónde nos lleva! Por cierto, algunos autores sostienen que si se invirtiera tanto dinero en el desarrollo de fuentes de energía alternativas como en el desarrollo de la energía nuclear, hoy recibiríamos una parte importante de la energía del sol y del viento.

El siguiente vídeo describe la construcción de plantas de energía eólica en Kalmykia:

Familiarización con las principales direcciones y perspectivas para el desarrollo de energías alternativas. Determinar los beneficios económicos y ambientales del uso de energía eólica, solar, geotérmica, espacial, hidrógeno, sulfuro de hidrógeno y biocombustibles.

Introducción

Principales direcciones de energía alternativa.

Fuente de energía alternativa

Clasificación de fuentes

Energía eólica

Energía solar

Energía geotérmica

Energía espacial

Energía de hidrógeno y energía de sulfuro de hidrógeno.

Biocombustible

Generación de energía distribuida

Perspectivas

Introducción

En la industria de la energía térmica existen actualmente más de 180 mil pequeñas y pequeñas salas de calderas de calefacción individuales, con una capacidad total de calefacción de 680 millones de Gcal al año y un consumo de combustible de 140 millones de te. o el 30% del consumo de combustible destinado a la producción de calor.

Instalaciones térmicas en explotación de energías renovables (2008):

Sistemas de suministro de calor solar con área de colectores solares de hasta 100 mil metros cuadrados;

Más de 3000 bombas de calor con capacidades unitarias de 4 kW a 8 MW;

Unas 20 plantas de bioenergía para el procesamiento de desechos ganaderos y avícolas con producción de biogás;

Suministro de calor geotérmico por un importe de 3 millones de Gcal al año;

8 plantas incineradoras de residuos;

4 estaciones de tratamiento de aguas residuales municipales;

Varias salas de calderas que utilizan residuos del procesamiento de la madera.

El principio de obtención de calor no es diferente del principio de obtención de energía eléctrica, solo que el proceso es un paso más corto.

La proporción total de energía pequeña y renovable es de aproximadamente 160 millones de te. por año o el 17% del consumo interno en 1995 (948 millones de tet).

¿Qué une a la energía pequeña y renovable? Están unidos, a pesar de recursos fundamentalmente diferentes (no renovables y renovables) y diferentes impactos en el medio ambiente:

1) destinado a la satisfacción directa de las necesidades domésticas e industriales de personas y pequeños grupos en energía eléctrica y térmica;

2) centrarse en tipos de recursos locales;

3) la posibilidad de uso combinado para lograr un suministro energético económico y confiable.

¿Con qué propósito deberían desarrollarse estos sectores energéticos? La estrategia energética de Rusia da respuesta a esta pregunta, declarando la máxima prioridad para el suministro energético de la población. En otras palabras, estamos hablando de un suministro fiable de energía, luz, calor, agua potable, combustible para cocinar, comunicaciones postales, telégrafas y telefónicas a las personas que viven en zonas de suministro energético autónomo (descentralizado) y en zonas con deficiencia energética. Y esto concierne a entre 20 y 30 millones de personas. Estas cifras se obtienen de la siguiente manera: miremos el mapa de Rusia. Las zonas de suministro de energía descentralizado y las zonas no electrificadas representan alrededor del 70% del territorio. También se encuentran asentamientos no electrificados en zonas de suministro centralizado de energía.

Sin embargo, no todos los problemas sociales pueden resolverse mediante estrategias energéticas. Y esta estrategia no solucionará ni un solo problema técnico. Aquellos. Hay una serie de problemas (técnicos, económicos, sociales) y mitos que frenan el proceso de desarrollo de energías alternativas.

energía alternativa- un conjunto de métodos prometedores de generación de energía, que no están tan extendidos como los tradicionales, pero que resultan interesantes por la rentabilidad de su uso y con un bajo riesgo de dañar la ecología de la zona.

Direcciones principalesenergía alternativa

1. energía eólica

Generadores eólicos autónomos

2. energía solar

calentador de agua solar

Batería solar

Celdas fotovoltaicas

3. energía hidroeléctrica alternativa

plantas de energía mareomotriz

plantas de energía undimotriz

mini y micro centrales hidroeléctricas (instaladas principalmente en ríos pequeños)

plantas de energía en cascada

4. energía geotérmica

Centrales térmicas y de energía (el principio de seleccionar agua subterránea de alta temperatura y utilizarla en un ciclo)

Intercambiadores de calor terrestres (el principio de extracción de calor del suelo mediante intercambio de calor)

5. energía espacial

Producir electricidad en células fotovoltaicas ubicadas en la órbita terrestre. La electricidad se transmitirá a la tierra en forma de radiación de microondas.

6. energía del hidrógeno y energía del sulfuro de hidrógeno

Motores de hidrógeno (para energía mecánica)

Pilas de combustible (para generar electricidad)

7. biocombustible

Producción de biodiésel

Producción de metano y gas de síntesis.

Producción de biogás

8. producción de energía distribuida

Una nueva tendencia energética relacionada con la producción de energía térmica y eléctrica.

Fuente de energía alternativa

Una fuente de energía alternativa es un método, dispositivo o estructura que permite obtener energía eléctrica (u otro tipo de energía requerida) y reemplaza las fuentes de energía tradicionales que funcionan con petróleo, gas natural extraído y carbón. El objetivo de la búsqueda de fuentes de energía alternativas es la necesidad de obtenerla a partir de la energía de recursos y fenómenos naturales renovables o prácticamente inagotables. También se pueden tener en cuenta el respeto al medio ambiente y la rentabilidad.

Clasificación de fuentes

Energía eólica

Una rama de la energía especializada en el uso de la energía eólica: la energía cinética de las masas de aire en la atmósfera. La energía eólica se clasifica como una forma de energía renovable, ya que es consecuencia de la actividad del sol. La energía eólica es una industria en rápido crecimiento y, a finales de 2008, la capacidad total instalada de todas las turbinas eólicas era de 120 gigavatios, habiéndose multiplicado por seis desde 2000.

Economía de combustible

Los generadores eólicos prácticamente no consumen combustibles fósiles. La operación de un aerogenerador de 1 MW durante 20 años de funcionamiento permite ahorrar aproximadamente 29 mil toneladas de carbón o 92 mil barriles de petróleo.

costo de la electricidad

El coste de la electricidad producida por los aerogeneradores depende de la velocidad del viento.

Problemas económicos

La energía eólica es una fuente de energía no regulada. La producción de un parque eólico depende de la fuerza del viento, un factor muy variable. En consecuencia, la producción de electricidad de un generador eólico al sistema eléctrico es muy desigual tanto a diario como a nivel semanal, mensual, anual y a largo plazo. Teniendo en cuenta que el propio sistema energético tiene heterogeneidades de carga (picos y valles en el consumo de energía), que la energía eólica, naturalmente, no puede regular, la introducción de una parte importante de la energía eólica en el sistema energético contribuye a su desestabilización. Está claro que la energía eólica requiere una reserva de energía en el sistema energético (por ejemplo, en forma de centrales de turbinas de gas), así como mecanismos para suavizar la heterogeneidad de su generación (en forma de centrales hidroeléctricas o centrales de bombeo). centrales eléctricas de almacenamiento). Esta característica de la energía eólica aumenta significativamente el coste de la electricidad que se recibe de ella.

Las pequeñas turbinas eólicas individuales pueden tener problemas con la infraestructura de la red porque el costo de la línea de transmisión y el interruptor para conectarse a la red puede ser prohibitivo. El problema se soluciona parcialmente si el aerogenerador se conecta a una red local donde hay consumidores de energía. En este caso, se utilizan los equipos de distribución y energía existentes y el parque eólico crea cierta reserva de energía, lo que reduce la energía consumida por la red local desde el exterior. La subestación transformadora y la línea eléctrica externa están menos cargadas, aunque el consumo total de energía puede ser mayor.

Los grandes aerogeneradores experimentan importantes problemas de reparación, ya que sustituir una pieza grande (pala, rotor, etc.) a una altura de más de 100 m es una tarea compleja y costosa.

Aspectos medioambientales de la energía eólica.

1. Emisiones de aire

Un generador eólico de 1 MW reduce las emisiones atmosféricas anuales de 1800 toneladas de CO2, 9 toneladas de SO2 y 4 toneladas de óxidos de nitrógeno.

2. Ruido

Las centrales eólicas producen dos tipos de ruido:

Ruido mecánico: ruido del funcionamiento de componentes mecánicos y eléctricos (en las turbinas eólicas modernas está prácticamente ausente, pero es significativo en las turbinas eólicas de modelos más antiguos)

Ruido aerodinámico: ruido de la interacción del flujo de viento con las palas de la instalación (se intensifica cuando la pala pasa por la torre de la turbina eólica)

3. Vibraciones de baja frecuencia

Las vibraciones de baja frecuencia transmitidas a través del suelo provocan un notable ruido en los cristales de las casas situadas a una distancia de hasta 60 m de las turbinas eólicas de megavatios.

Por regla general, los edificios residenciales se encuentran a una distancia de al menos 300 m de las turbinas eólicas. A esta distancia ya no se puede separar la contribución de la turbina eólica a las oscilaciones infrasónicas de las oscilaciones de fondo.

4. glaseado de cuchilla

Cuando se utilizan turbinas eólicas en invierno con alta humedad del aire, es posible que se acumule hielo en las palas. Al poner en marcha una turbina eólica, el hielo puede volar a una distancia considerable. Como regla general, en áreas donde es posible que las palas se congelen, se instalan señales de advertencia a una distancia de 150 m del aerogenerador.

Además, en el caso de una ligera formación de hielo en las palas, se observaron casos de mejora en las características aerodinámicas del perfil.

5. Impacto visual

El impacto visual de los aerogeneradores es un factor subjetivo. Para mejorar la apariencia estética de las turbinas eólicas, muchas grandes empresas emplean diseñadores profesionales. Los arquitectos paisajistas participan en la justificación visual de nuevos proyectos.

6. Uso del suelo

Las turbinas ocupan sólo el 1% de toda la superficie de los parques eólicos. En el 99% de la superficie agrícola es posible dedicarse a la agricultura u otras actividades, como ocurre en países tan densamente poblados como Dinamarca, los Países Bajos y Alemania. La cimentación del aerogenerador, de aproximadamente 10 m de diámetro, suele estar completamente subterránea, lo que permite extender el uso agrícola casi hasta la misma base de la torre. La tierra se alquila, lo que permite a los agricultores obtener ingresos adicionales.

7. Interferencias de radio

Las estructuras metálicas de una turbina eólica, especialmente las de las palas, pueden provocar interferencias importantes en la recepción de radio. Cuanto más grande sea la turbina eólica, más interferencias puede crear. En algunos casos, para solucionar el problema es necesario instalar repetidores adicionales.

8. Daños a animales y aves.

9. Uso de los recursos hídricos

A diferencia de las centrales térmicas tradicionales, las centrales eólicas no utilizan agua, lo que puede reducir significativamente la carga de recursos hídricos.

Energía solar

recibiendo energía del sol.

Hay varias tecnologías de energía solar disponibles. La generación de electricidad a partir de los rayos del sol no produce emisiones nocivas a la atmósfera y la producción de baterías de silicona estándar tampoco causa mucho daño. Pero la producción a gran escala de células multicapa utilizando materiales exóticos como el arseniuro de galio o el sulfuro de cadmio va acompañada de emisiones nocivas.

Las baterías solares tienen una serie de ventajas: se pueden colocar en los tejados de las casas, a lo largo de las carreteras, se transforman fácilmente y se utilizan en zonas remotas.

La principal razón que frena el uso de paneles solares es su elevado coste. El coste actual de la electricidad solar es de 4,5 dólares. por 1 W de potencia y, como resultado, el precio de 1 kWh de electricidad es 6 veces más caro que la energía obtenida mediante la quema de combustible tradicional. Es posible utilizar la energía solar para calentar los hogares.

Sin embargo, en las condiciones de nuestro país, el 80% de la energía solar se produce en verano, cuando no hay necesidad de calentar el hogar, además, no hay suficientes días de sol al año para que el uso de paneles solares sea económicamente viable; .

energía hidroeléctrica

Este es el uso de la energía del movimiento natural, es decir. corrientes, masas de agua en cursos de agua de canales y movimientos de mareas. La energía más utilizada es la caída del agua.

PLANTA HIDROELÉCTRICA (esquema)

La presa forma un embalse que proporciona un flujo constante de agua. El agua ingresa a la toma de agua y, al pasar a través de un conducto de agua a presión, hace girar una turbina hidráulica que acciona un hidrogenerador. El voltaje de salida de los generadores hidráulicos se incrementa mediante transformadores para su transmisión a las subestaciones de distribución y luego a los consumidores.

Energía geotérmica

Producción de electricidad, así como de energía térmica, utilizando la energía térmica contenida en las entrañas de la tierra. Normalmente se refiere a fuentes de energía alternativas, recursos energéticos renovables.

En las zonas volcánicas, el agua en circulación se sobrecalienta por encima de las temperaturas de ebullición a profundidades relativamente poco profundas y asciende a través de grietas hasta la superficie, manifestándose a veces en forma de géiseres. El acceso a aguas cálidas subterráneas es posible mediante la perforación profunda de pozos. Más comunes que las térmicas de vapor son las rocas secas de alta temperatura, cuya energía está disponible mediante la inyección y posterior extracción de agua sobrecalentada. Los horizontes rocosos altos con temperaturas inferiores a 100°C también son comunes en muchas áreas geológicamente inactivas, por lo que el uso de geotermias como fuente de calor se considera el más prometedor.

Clasificación de aguas geotérmicas.

b Por temperatura

b Según mineralización (residuo seco)

b En términos de dureza general, muy

b Según acidez, pH

b Por composición del gas

b Según la saturación de gas

Peculiaridades

El coste de la electricidad en las centrales hidroeléctricas rusas es más de dos veces menor que en las centrales térmicas.

Los generadores hidroeléctricos se pueden encender y apagar con bastante rapidez dependiendo del consumo de energía.

Fuente de energía renovable

Impacto significativamente menor en el medio ambiente que otros tipos de centrales eléctricas.

La construcción de centrales hidroeléctricas suele requerir más capital

Las centrales hidroeléctricas eficientes suelen estar más alejadas de los consumidores

Los embalses suelen ocupar grandes superficies

Las represas a menudo cambian la naturaleza de la pesca porque bloquean el paso de los peces migratorios a las zonas de desove, pero a menudo contribuyen al aumento de las poblaciones de peces en el propio embalse y a la implementación de la piscicultura.

Las centrales hidroeléctricas se dividen en función de la energía generada:

potente: produce desde 25 MW hasta 250 MW y más;

medio - hasta 25 MW;

Pequeñas centrales hidroeléctricas: hasta 5 MW.

La potencia de una central hidroeléctrica depende directamente de la presión del agua, así como de la eficiencia del generador utilizado. Debido a que, según las leyes naturales, el nivel del agua cambia constantemente, según la estación, y por otras razones, se acostumbra tomar la potencia cíclica como expresión de la potencia de una central hidroeléctrica. . Por ejemplo, existen ciclos de funcionamiento anual, mensual, semanal o diario de una central hidroeléctrica.

Las centrales hidroeléctricas también se dividen en función del aprovechamiento máximo de la presión del agua:

alta presión - más de 60 m;

presión media - desde 25 m;

baja presión - de 3 a 25 m.

Dependiendo de la presión del agua, en las centrales hidroeléctricas se utilizan diferentes tipos de turbinas. Para alta presión- turbinas de cangilones y radial-axiales con cámaras espirales metálicas. En presión media Las centrales hidroeléctricas instalan turbinas de palas rotativas y radial-axiales, en baja presión- turbinas de palas giratorias en cámaras de hormigón armado. El principio de funcionamiento de todos los tipos de turbinas es similar: el agua bajo presión (presión de agua) ingresa a las palas de la turbina, que comienzan a girar. De este modo, la energía mecánica se transfiere a un hidrogenerador, que genera electricidad. Las turbinas difieren en algunas características técnicas, así como en las cámaras: hierro u hormigón armado, y están diseñadas para diferentes presiones de agua.

Las centrales hidroeléctricas también se dividen según el principio de uso de los recursos naturales y, en consecuencia, la concentración de agua resultante. Aquí se pueden distinguir las siguientes centrales hidroeléctricas:

RCentrales hidroeléctricas condicionales y de presa. Estos son los tipos más comunes de centrales hidroeléctricas. La presión del agua en ellos se crea instalando una presa que bloquea completamente el río o eleva el nivel del agua al nivel requerido. Estas centrales hidroeléctricas se construyen en ríos de llanura con crecidas, así como en ríos de montaña, en lugares donde el lecho del río es más estrecho y comprimido.

PAGCentrales hidroeléctricas de Lotin. Están construidos con presiones de agua más altas. En este caso, el río está completamente bloqueado por una presa, y el propio edificio de la central hidroeléctrica se encuentra detrás de la presa, en su parte inferior. El agua en este caso se suministra a las turbinas a través de túneles de presión especiales y no directamente, como en las centrales hidroeléctricas de pasada.

DCentrales hidroeléctricas de drenaje. Estas centrales eléctricas se construyen en lugares donde la pendiente del río es alta. La concentración de agua necesaria en una central hidroeléctrica de este tipo se consigue mediante desviación. El agua se drena del lecho del río mediante sistemas de drenaje especiales. Estos últimos son enderezados y su pendiente es mucho menor que la pendiente media del río. Como resultado, el agua se suministra directamente al edificio de la central hidroeléctrica. Las centrales hidroeléctricas con desvío pueden ser de varios tipos, sin presión o con desvío de presión. En el caso de la desviación de presión, la tubería de agua se tiende con una gran pendiente longitudinal. En otro caso, al comienzo de la desviación, se crea una presa más alta en el río y se crea un embalse; este esquema también se llama desviación mixta, ya que se utilizan ambos métodos para crear la concentración de agua requerida.

GRAMOCentrales eléctricas de almacenamiento por bombeo. Estas centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo son capaces de acumular la electricidad generada y utilizarla en momentos de máxima carga. El principio de funcionamiento de estas centrales eléctricas es el siguiente: en ciertos momentos (tiempos de carga no pico), las unidades de las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo funcionan como bombas y bombean agua a piscinas superiores especialmente equipadas. Cuando surge la demanda, el agua de ellos ingresa a la tubería de presión y, en consecuencia, impulsa turbinas adicionales.

Las centrales hidroeléctricas, según su finalidad, también pueden incluir estructuras adicionales, como esclusas o elevadores de barcos que facilitan la navegación a través de un embalse, pasos para peces, estructuras de toma de agua utilizadas para riego y mucho más.

El valor de una central hidroeléctrica es que utiliza recursos naturales renovables para producir energía eléctrica. Debido a que no hay necesidad de combustible adicional para las centrales hidroeléctricas, el coste final de la electricidad generada es significativamente menor que cuando se utilizan otros tipos de centrales eléctricas.

Principales áreas de aplicación y ventajas de los nuevos sistemas de energía espacial.

Energía espacial

Astronáutica y exploración espacial sin combustible.

Existe una posibilidad real de utilizar estos dispositivos en las ionosferas de otros planetas y sus satélites, ya que ya se ha establecido que en muchos espacios circunplanetarios ya se encuentra una enorme electricidad renovable, hasta ahora no utilizada, de partículas cargadas de plasma natural en movimiento en la magnetosfera de los planetas. concentrado y reabastecido continuamente desde el Sol, por ejemplo, en Marte, Saturno, Júpiter, Io. Esta nueva energía es bastante real y la astronáutica orbital tripulada sin combustible reducirá significativamente el coste de la exploración espacial.

Resolver problemas ambientales globales.

El uso de energía renovable a partir de electricidad natural y magnetismo para las necesidades de la astronáutica y la energía mejorará significativamente la ecología global del planeta y reducirá su impacto de la astronáutica y la energía planetaria en su conjunto, desde entonces no será necesario realizar frecuentes lanzamientos de vehículos de lanzamiento y quema de materias primas y combustibles en el planeta.

Comunicaciones espaciales mundiales baratas y rápidas.

La astronáutica orbital sin combustible puede reducir drásticamente el costo y aumentar la velocidad de todos los sistemas de telecomunicaciones y comunicaciones espaciales.

Control del clima y de muchos fenómenos planetarios naturales.

Eliminación y reducción del poder de muchos fenómenos naturales planetarios.

Gracias al uso beneficioso de una pequeña parte de la energía continuamente renovable del Sol, fuentes naturales de electricidad en el espacio cercano a la Tierra, la creación de nuevas energías y astronáuticas orbitales sin combustible y respetuosas con el medio ambiente se vuelve posible y prometedora. Como resultado, la ecología del planeta mejorará significativamente. A partir de esta energía espacial y de la astronáutica sin combustible se producirá una revolución en todos los sistemas de transmisión de información. Serán completamente inalámbricos y económicos de operar. Es decir, habrá una fuerte reducción de precios y un aumento de su velocidad y capacidad, ya que ahora son las líneas de comunicación telefónica las que están frenando el progreso de los sistemas de comunicación. La energía espacial sin combustible permitirá prevenir muchos fenómenos y desastres naturales anómalos y naturales. Así, las nuevas energías espaciales y la astronáutica sin combustible abren nuevos horizontes para el progreso humano.

energía de hidrógenoy energía de sulfuro de hidrógeno

La dirección de la producción y consumo de energía por parte de la humanidad, basada en el uso del hidrógeno como medio de acumulación, transporte y consumo de energía por parte de las personas, las infraestructuras de transporte y diversas áreas de producción. El hidrógeno se elige como el elemento más común en la superficie de la tierra y en el espacio, el calor de combustión del hidrógeno es el más alto y el producto de la combustión del oxígeno es el agua (que nuevamente se introduce en la circulación de la energía del hidrógeno).

producción de hidrógeno

Actualmente, existen muchos métodos para la producción industrial de hidrógeno. Todos los precios son para EE.UU., 2004.

Reformado con vapor de gas natural/metano

Actualmente, aproximadamente la mitad de todo el hidrógeno se produce mediante este método. El vapor de agua a una temperatura de 700-1000 °C se mezcla con metano bajo presión en presencia de un catalizador. El coste del proceso es de 2 a 5 dólares por kilogramo de hidrógeno. En el futuro, el precio puede reducirse a 2-2,50 dólares, incluidos envío y almacenamiento.

Gasificación del carbón.

El método más antiguo de producir hidrógeno. El carbón se calienta con vapor de agua a una temperatura de 800-1300 ° C sin acceso de aire. El primer generador de gas se construyó en Gran Bretaña en los años 40 del siglo XIX. La electricidad se generará mediante pilas de combustible utilizando como combustible el hidrógeno producido durante la gasificación del carbón.

En diciembre de 2007, se identificó un sitio para la construcción de la primera central eléctrica piloto del proyecto FutureGen. En Illinois se construirá una central eléctrica de 275 MW. El coste total del proyecto es de 1.200 millones de dólares. La central eléctrica capturará y almacenará hasta el 90% del CO2.

De la energía nuclearII

El uso de energía atómica para producir hidrógeno es posible en varios procesos: químico, electrólisis del agua, electrólisis de alta temperatura.

El coste del proceso es de 2,33 dólares por kilogramo de hidrógeno. Se está trabajando para crear la próxima generación de centrales nucleares. El laboratorio de investigación INEEL (Laboratorio Nacional de Ingeniería Ambiental de Idaho) (EE.UU.) predice que una unidad de energía de una central nuclear de próxima generación producirá hidrógeno equivalente a 750 mil litros de gasolina al día.

electrólisis del agua

H2O+energía = 2H2+O2

La reacción inversa ocurre en la pila de combustible. El coste del proceso es de 6-7 dólares por kilogramo de hidrógeno cuando se utiliza electricidad de una red industrial.

En el futuro, es posible una reducción a 4 dólares por kilogramo.

Entre 7 y 11 dólares por kilogramo de hidrógeno utilizando electricidad obtenida de generadores eólicos.

En el futuro, es posible una reducción a 3 dólares por kilogramo.

Entre 10 y 30 dólares por kilogramo de hidrógeno utilizando energía solar. En el futuro, es posible una reducción a 3-4 dólares por kilogramo.

Hidrógeno a partir de biomasa.

El hidrógeno se obtiene de la biomasa por métodos termoquímicos o bioquímicos. Con el método termoquímico, la biomasa se calienta sin oxígeno a una temperatura de 500-800 ° C (para desechos de madera), que es mucho más baja que la temperatura del proceso de gasificación del carbón. Como resultado del proceso se liberan H2, CO y CH4.

El coste del proceso es de 5 a 7 dólares por kilogramo de hidrógeno. En el futuro, es posible una reducción a 1,0-3,0 dólares.

En el proceso bioquímico, diversas bacterias, como por ejemplo Rodobacter speriodes, producen hidrógeno.

Es posible reducir el precio del hidrógeno construyendo infraestructura para el suministro y almacenamiento de hidrógeno. Con pequeñas modificaciones, el hidrógeno se puede transportar a través de los gasoductos existentes.

Actualmente, el hidrógeno se utiliza principalmente en procesos tecnológicos para la producción de gasolina y para la producción de amoníaco. Estados Unidos produce alrededor de 11 millones de toneladas de hidrógeno al año, lo que es suficiente para alimentar el consumo anual de aproximadamente 35 a 40 millones de automóviles.

El Departamento de Energía de Estados Unidos (DoE) predice que el coste del hidrógeno será igual al coste de la gasolina en 2015.

Biocombustible

Este combustible se elabora a partir de materias primas biológicas, generalmente obtenidas procesando tallos de caña de azúcar o semillas de colza, maíz y soja. También existen proyectos de distinto grado de madurez destinados a producir biocombustibles a partir de celulosa y diversos tipos de residuos orgánicos, pero estas tecnologías se encuentran en las primeras etapas de desarrollo o comercialización. Existen biocombustibles líquidos (para motores de combustión interna, por ejemplo, etanol, metanol, biodiesel), biocombustibles sólidos (leña, paja) y gaseosos (biogás, hidrógeno).

Biodiésel- combustibles a base de grasas de origen animal, vegetal y microbiano, así como sus productos de esterificación.

Para producir combustible biodiesel se utilizan grasas vegetales o animales. Las materias primas pueden ser aceite de colza, soja, palma, coco o cualquier otro aceite crudo, así como residuos de la industria alimentaria. Se están desarrollando tecnologías para producir biodiesel a partir de algas.

Biogás- un producto de la fermentación de residuos orgánicos (biomasa), que es una mezcla de metano y dióxido de carbono. La descomposición de la biomasa se produce bajo la influencia de bacterias de la clase metanógena.

biohidrógeno- hidrógeno obtenido a partir de biomasa por medios termoquímicos, bioquímicos o de otro tipo, por ejemplo algas.

Efecto económico

Según estimaciones de Merrill Lynch, el cese de la producción de biocombustibles provocará un aumento del 15% en los precios del petróleo y la gasolina.

Generación de energía distribuida

(Inglés: Generación de energía distribuida): el concepto de recursos energéticos distribuidos implica la presencia de muchos consumidores que producen energía térmica y eléctrica para sus propias necesidades, dirigiendo su excedente a una red común.

Actualmente, los países industrializados producen la mayor parte de su electricidad de forma centralizada, en grandes centrales eléctricas como las de carbón, las nucleares, las hidroeléctricas o las de gas natural. Estas centrales eléctricas tienen una excelente economía, pero suelen transmitir electricidad a largas distancias. La construcción de la mayoría de ellos estuvo determinada por una variedad de factores económicos, ambientales, geográficos y geológicos, así como por requisitos ambientales y de seguridad. Por ejemplo, las plantas de carbón se construyen lejos de las ciudades para evitar que la contaminación atmosférica grave afecte a los residentes. Algunos se construyen cerca de campos de carbón para minimizar el costo de transporte del carbón. Las centrales hidroeléctricas deben ubicarse en lugares con suficiente contenido energético (diferencia de niveles para el flujo de agua). La mayoría de las centrales eléctricas están demasiado lejos para utilizar el calor residual para calentar edificios. La baja contaminación es una ventaja fundamental de las centrales eléctricas combinadas de gas natural. Esto les permite estar lo suficientemente cerca de la ciudad para disponer de calefacción y refrigeración urbanas. Otro enfoque es la generación de energía distribuida. Al mismo tiempo, se reducen las pérdidas de electricidad durante el transporte debido a la máxima proximidad de los generadores eléctricos a los consumidores de electricidad, hasta su ubicación en el mismo edificio. Este enfoque también conduce a una reducción en el número y la longitud de las líneas eléctricas que deben construirse. La generación de energía distribuida típica se caracteriza por bajos costos de mantenimiento, baja contaminación y alta eficiencia. Una asociación de generadores de energía distribuida puede actuar como una central térmica virtual. El término "producción descentralizada de energía" puede utilizarse como sinónimo, que no refleja una característica específica: la presencia de una red común para el intercambio de energía eléctrica y térmica. En el marco del concepto de producción de electricidad descentralizada, es posible tener una red eléctrica común y un sistema de salas de calderas locales que produzcan exclusivamente energía térmica para las necesidades de un asentamiento/empresa/barrio.

Perspectivas

Las fuentes de energía renovables (alternativas) representan sólo alrededor del 1% de la generación mundial de electricidad. Hablamos principalmente de centrales geotérmicas (GeoTES), que generan una parte considerable de la electricidad en los países de Centroamérica, Filipinas e Islandia; Islandia es también un ejemplo de país donde las aguas termales se utilizan mucho para calentarse.

· Las centrales mareomotrices (TPP) actualmente sólo están disponibles en unos pocos países: Francia, Gran Bretaña, Canadá, Rusia, India y China.

· Las plantas de energía solar (SPP) operan en más de 30 países.

· Recientemente, muchos países han estado ampliando el uso de plantas de energía eólica (WPP). La mayoría de ellos se encuentran en países de Europa occidental (Dinamarca, Alemania, Gran Bretaña, Países Bajos), Estados Unidos, India y China.

· El alcohol etílico se utiliza cada vez más como combustible en Brasil y otros países.

Las perspectivas para el uso de fuentes de energía renovables están asociadas con su respeto al medio ambiente, los bajos costos operativos y la inminente escasez de combustible en la energía tradicional.

Según la Comisión Europea, hasta 2020 se crearán 2,8 millones de puestos de trabajo en la industria de las energías renovables en los países de la UE. La industria de las energías renovables generará el 1,1% del PIB.

Conclusión

El mercado ruso tiene un enorme potencial en el desarrollo de tipos de energía alternativos y en el futuro puede convertirse en uno de los actores clave en el mercado mundial de energías alternativas.

Lamentablemente, en nuestro país muchos proyectos para el desarrollo de energías alternativas no son económicamente posibles.

Sin embargo, un análisis del sector agrícola ruso muestra que las tecnologías de biogás no sólo están justificadas económicamente, sino que también pueden crear las condiciones para un desarrollo más intensivo de la agricultura en la Federación de Rusia, resolver el problema de los residuos agrícolas y el deficiente desarrollo de la infraestructura energética en las zonas rurales. áreas.

El complejo agroindustrial ruso se enfrenta hoy al problema de reciclar una gran cantidad de residuos; la mayoría de las veces, simplemente se retiran de las zonas agrícolas y se almacenan. Esto genera problemas de acidificación del suelo, enajenación de tierras agrícolas (más de 2 millones de hectáreas de tierras agrícolas se utilizan para almacenar estiércol), contaminación de las aguas subterráneas y emisiones de metano, un gas de efecto invernadero, a la atmósfera. Si a nivel estatal se propone el desarrollo intensivo de la agricultura con un alto nivel de eficiencia y profundidad de procesamiento, este problema debe resolverse.