Desarrollo de fuentes alternativas de energía en todo el mundo. Fuentes de energía alternativas y posibilidades de su aplicación en Rusia.

¡Hola queridos lectores! En este artículo, nos gustaría hablar sobre el desarrollo de fuentes de energía alternativas en la Federación Rusa. Cabe decir de inmediato que en nuestro país se utilizan desde hace mucho tiempo varios tipos de energías alternativas. Al menos, probablemente lo hayas adivinado, se trata de molinos de viento y molinos de agua, que durante cientos de años han sido bastante populares en nuestro país para moler granos y elevar agua. Hoy han sido reemplazados por molinos de viento y centrales hidroeléctricas. Luego, también vale la pena señalar el uso de colectores solares primitivos 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 la energía alternativa en Rusia

Pero ahora, con la llegada del progreso, estos métodos arcaicos de "tomar" energía de fuentes alternativas han sido reemplazados por métodos más modernos. Hoy, aunque muy raramente, todavía se encuentran molinos de viento en tierra rusa. Además, las grandes centrales hidroeléctricas industriales fueron ampliamente utilizadas durante la Unión Soviética. Además, los colectores solares y las baterías solares eficientes producidos comercialmente están moderadamente activos en la actualidad, pero aún están instalados en las regiones soleadas de nuestro país. Y debo decir que el potencial de las energías alternativas en Rusia aún está lejos de ser revelado. Además, no debes olvidar que las energías alternativas y la ecología son hermanos desde siempre. Es decir, al desarrollar fuentes de energía alternativas en Rusia, simultáneamente estamos resolviendo problemas ambientales. Los cuales son más relevantes para nuestro país que nunca.

Problemas de energía alternativa en Rusia

El principal problema es que Rusia es muy rica en recursos minerales. Y la electricidad que obtenemos hoy al quemar el interior de la tierra: carbón, gas y petróleo. Por lo tanto, se cree que hoy en día no es particularmente rentable instalar paneles solares bastante costosos o, por ejemplo, molinos de viento donde ya se han tendido líneas de gas y electricidad. Estos son los principales problemas de las energías alternativas. Y de hecho lo es. Sin exenciones fiscales significativas para los pioneros de la energía alternativa en Rusia, es bastante difícil esperar un auge “alternativo”. Como muestra la práctica mundial, por cierto, en los países donde el Estado va hacia 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 está al alcance de todos.

El primer camino de desarrollo es fundamental.

Sin embargo, todavía se puede esperar el crecimiento de la energía alternativa en Rusia por dos razones. En primer lugar, porque el énfasis en las fuentes de energía alternativas es una tendencia internacional difícil de ignorar. Después de todo, no se trata solo de una gran cantidad de energía, sino también de inversiones en innovación y nuevos puestos de trabajo. En una palabra, ningún estado podrá ignorar un bocado tan sabroso durante mucho tiempo. Si este estado se esfuerza por ser moderno y eficiente, por supuesto. Sin embargo, hasta ahora, por desgracia, el petróleo y el carbón tradicionales son más interesantes tanto desde el punto de vista del estado como desde el punto de vista empresarial. Sin embargo, las reservas de petróleo, carbón y gas no son infinitas. Y tarde o temprano, Rusia también tendrá que hacer algo similar a lo que está pasando ahora en EE. UU., China y la Unión Europea. Y allí, como escriben nuestros colegas extranjeros, el número de molinos de viento, plantas de energía solar, geotérmica y mareomotriz está creciendo 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.

Ahora sobre la segunda forma de desarrollar energía alternativa en Rusia. Es decir, sobre las regiones en las que no todo es tan fluido con la luz y el gas a los que estamos acostumbrados. Estamos hablando de los asentamientos de difícil acceso del norte, que nos esforzamos tan activamente por desarrollar. Y ahora, si calculamos cuánto cuesta llevar recursos energéticos a algunos rincones remotos de nuestro país, las energías alternativas desarrolladas allí mismo, es decir, una planta solar o eólica instalada y otras fuentes alternativas de energía eléctrica, parecen no tan caro ya. 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 en el lugar literalmente de la nada. O del sol. Y ya hay ejemplos de tales decisiones en nuestro país.

Además, no olvide que todavía se encuentran manchas blancas sin fuentes conducidas de gas o electricidad en Rusia, no solo en el extremo norte. Incluso cerca de las principales ciudades. Está claro que estamos hablando de casas de campo. Además, incluso si se suministra electricidad a las casas de campo, para conectarla a su hogar, se requiere mucho papeleo. Por lo tanto, es una gran opción: instalar paneles solares en el techo de una casa de campo. La tele, al menos, es suficiente para alimentarse. Por lo tanto, la energía alternativa en Siberia también se justifica económicamente. Al menos en regiones como la región de Omsk. Donde los días soleados no son mucho menos que en Krasnodar.

¿Cómo es el átomo pacífico?

Las plantas de energía nuclear se destacan. Con esta fuente de electricidad, primero en la Unión Soviética y luego en Rusia, todo está en orden. Rosatom anuncia planes significativos para construir más y más estaciones nuevas tanto en Rusia como en el extranjero.

Las plantas de energía nuclear en Rusia se están desarrollando activamente. Por supuesto, esta es una forma excelente y de alta tecnología de obtener electricidad, ya que todo lo que necesita es un poco de uranio. Y es posible colocar el reactor incluso bajo tierra, incluso en el espacio, incluso a bordo de una nave. 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, las estaciones solares, eólicas, geotérmicas, mareomotrices y otros tipos de energía alternativa están libres de este inconveniente. Y ofrecen una energía casi inagotable para todos. Por lo tanto, el desarrollo de fuentes alternativas de energía avanza a un ritmo acelerado en todo el mundo desarrollado. ¡Veamos a dónde nos lleva! Por cierto, algunos autores sostienen que si se invirtiera la misma cantidad de dinero en el desarrollo de fuentes de energía alternativas que en el desarrollo de la energía nuclear, a estas alturas ya habríamos recibido una parte importante de la energía del sol y el viento.

El siguiente video describe la construcción de parques eólicos en Kalmykia:

Conocimiento de 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, biocombustibles.

Introducción

Las principales direcciones de la 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

Producción de energía distribuida

perspectivas

Introducción

Actualmente hay más de 180.000 salas de calderas de calefacción individuales pequeñas y pequeñas en la industria de la energía térmica, con una producción total de calor de 680 millones de Gcal por año y un consumo de combustible de 140 millones de tce. o el 30% del consumo de combustible destinado a la producción de calor.

Plantas de calefacción de energías renovables en explotación (2008):

Sistemas de calefacción solar con el área de colectores solares de hasta 100 mil metros cuadrados;

Más de 3000 bombas de calor con una capacidad unitaria de 4 kW a 8 MW;

Cerca de 20 plantas de bioenergía para el procesamiento de desechos animales y avícolas con producción de biogás;

Suministro de calor geotérmico por un monto de 3 millones de Gcal por año;

8 plantas de incineración de residuos;

4 estaciones para el tratamiento de aguas residuales urbanas;

Varias salas de calderas sobre residuos de procesamiento de madera.

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

La cuota total de energía pequeña y renovable es de unos 160 millones de tce. por año o el 17% del consumo interno en 1995 (948 millones de tce).

¿Qué une a las pequeñas y las renovables? Están unidos, a pesar de recursos fundamentalmente diferentes (no renovables y renovables) y diferente impacto en el medio ambiente:

1) destinados a la satisfacción directa de las necesidades domésticas e industriales de una persona y pequeños equipos en energía eléctrica y térmica;

2) orientación a tipos locales de recursos;

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

¿En nombre de qué deben desarrollarse estos sectores energéticos? La estrategia energética de Rusia responde a esta pregunta al declarar el suministro de energía de la población como la máxima prioridad. En otras palabras, estamos hablando del suministro confiable de energía, luz, calor, agua limpia, combustible para cocinar, comunicaciones postales, telegráficas y telefónicas a las personas que viven en áreas de suministro de energía autónomo (descentralizado) y áreas con deficiencia energética. Y esto se aplica a 20-30 millones de personas. Estas cifras se obtienen de la siguiente manera: mira el mapa de Rusia. Las zonas de abastecimiento energético descentralizado y las zonas no electrificadas constituyen alrededor del 70% del territorio. Los asentamientos no electrificados también se encuentran en áreas de suministro de energía centralizado.

Sin embargo, no todos los problemas sociales se resuelven con estrategias energéticas. Y ni un solo problema técnico será resuelto por esta estrategia. Aquellos. hay una serie de problemas (técnicos, económicos, sociales) y mitos que frenan el desarrollo de las energías alternativas.

energía alternativa- un conjunto de métodos prometedores de obtención de energía, que no están tan extendidos como los tradicionales, pero que son de interés por la rentabilidad de su uso con un bajo riesgo de daño a la ecología de la zona.

Direcciones principalesenergía alternativa

1. energía eólica

Aerogeneradores 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)

centrales eléctricas de cascada

4. energía geotérmica

Centrales térmicas y eléctricas (principio de tomar agua subterránea a alta temperatura y utilizarla en un ciclo)

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

5. energía espacial

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

6. energía de hidrógeno y energía de sulfuro de hidrógeno

Motores de hidrógeno (para energía mecánica)

Pilas de combustible (para generar electricidad)

7. biocombustible

Obtención de biodiésel

Producción de metano y gas de síntesis

Producción de biogás

8. producción de energía distribuida

Una nueva tendencia en el sector energético relacionado con la producción de calor y electricidad.

Fuente de energía alternativa

Fuente de energía alternativa: un método, dispositivo o estructura que le permite recibir energía eléctrica (u otro tipo de energía requerida) y reemplaza las fuentes de energía tradicionales que funcionan con petróleo, gas natural y carbón. La finalidad de la búsqueda de fuentes alternativas de energía es la necesidad de obtenerla a partir de la energía de recursos y fenómenos naturales renovables o prácticamente inagotables. También se puede tener en cuenta el respeto al medio ambiente y la economía.

Clasificación de fuentes

Energía eólica

Rama de la energía que se especializa en el uso de la energía eólica: la energía cinética de las masas de aire en la atmósfera. La energía eólica se clasifica como energía renovable, ya que es consecuencia de la actividad del sol. La energía eólica es una industria en auge y, a finales de 2008, la capacidad instalada total de todas las turbinas eólicas era de 120 gigavatios, un aumento de seis veces desde 2000.

Economía de combustible

Los aerogeneradores prácticamente no consumen combustibles fósiles. La operación de un aerogenerador con una capacidad de 1 MW durante 20 años de operación ahorra aproximadamente 29 mil toneladas de carbón o 92 mil barriles de petróleo.

costo de la electricidad

El coste de la electricidad producida por 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, factor que es muy variable. En consecuencia, la salida de electricidad de la turbina eólica al sistema eléctrico es muy desigual tanto en términos diarios como semanales, mensuales, anuales y de largo plazo. Teniendo en cuenta que el propio sistema energético tiene heterogeneidades de carga (picos y caídas en el consumo de energía), que, por supuesto, no pueden ser reguladas por la energía eólica, la introducción de una parte significativa de la energía eólica en el sistema energético contribuye a su desestabilización. Es evidente que la energía eólica requiere de una reserva de potencia en el sistema energético (por ejemplo, en forma de centrales de turbinas de gas), así como de mecanismos para suavizar la heterogeneidad de su generación (en forma de centrales hidroeléctricas o centrales de bombeo). plantas de almacenamiento de energía). Esta característica de la energía eólica aumenta significativamente el costo de la electricidad recibida de ellos.

Las pequeñas turbinas eólicas independientes pueden tener problemas con la infraestructura de la red, ya que el costo de la línea de transmisión y la aparamenta para conectarse a la red eléctrica puede ser demasiado alto. El problema se soluciona parcialmente si el aerogenerador se conecta a una red local donde haya consumidores de energía. En este caso, se utiliza el equipo de distribución y energía existente, y el WPP crea un aumento de energía, reduciendo la energía consumida por la red local desde el exterior. La subestación transformadora y la línea de alimentación 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 gran parte (pala, rotor, etc.) a más de 100 m de altura es una tarea compleja y costosa.

Aspectos ambientales de la energía eólica.

1. Emisiones de aire

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

2. Ruido

Los aerogeneradores producen dos tipos de ruido:

ruido mecánico - ruido del funcionamiento de los componentes mecánicos y eléctricos (para las turbinas eólicas modernas prácticamente no existe, pero es significativo en las turbinas eólicas más antiguas)

ruido aerodinámico - ruido procedente de la interacción del flujo de viento con las palas de la instalación (se intensifica cuando la pala pasa por la torre del aerogenerador)

3. Vibraciones de baja frecuencia

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

Como regla general, los edificios residenciales se ubican a una distancia de al menos 300 m de las turbinas eólicas. A tal distancia, la contribución de la turbina eólica a las oscilaciones infrasónicas ya no se puede distinguir de las oscilaciones de fondo.

4. Formación de hielo de la hoja

Durante el funcionamiento de las turbinas eólicas en invierno, con una 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, las señales de advertencia se instalan a una distancia de 150 m de la turbina eólica en el territorio donde es posible la formación de hielo en las palas.

Además, en el caso de una ligera formación de hielo en las palas, se observaron casos de mejora de 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 a diseñadores profesionales. Los arquitectos paisajistas participan en la justificación visual de nuevos proyectos.

6. uso del suelo

Las turbinas ocupan solo el 1% de todo el territorio del parque eólico. En el 99% del área de la finca es posible dedicarse a la agricultura u otras actividades, que es lo que sucede en países tan densamente poblados como Dinamarca, los Países Bajos, Alemania. La cimentación de un aerogenerador, que tiene unos 10 m de diámetro, suele ser completamente subterránea, lo que permite la expansión del uso agrícola del terreno casi hasta la misma base de la torre. La tierra se alquila, lo que permite a los agricultores obtener ingresos adicionales.

7. interferencia de radio

Las estructuras metálicas del aerogenerador, especialmente los elementos de las palas, pueden causar importantes interferencias en la recepción de la señal de radio. Cuanto más grande es la turbina eólica, más interferencia puede crear. En algunos casos, para solucionar el problema, es necesario instalar repetidores adicionales.

8. Daño a animales y pájaros.

9. Uso de los recursos hídricos

A diferencia de las centrales térmicas tradicionales, los parques eólicos no utilizan agua, lo que puede reducir significativamente la presión sobre los recursos hídricos.

Energía solar

recibiendo energía del sol.

Hay varias tecnologías para la energía solar. Obtener electricidad de los rayos del sol no produce emisiones nocivas a la atmósfera, la producción de baterías de silicona estándar también causa poco daño. Pero la producción de células multicapa a gran escala utilizando materiales exóticos como el arseniuro de galio o el sulfuro de cadmio conlleva emisiones nocivas.

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

La razón principal que frena el uso de paneles solares es su alto costo. El costo actual de la electricidad solar es de 4,5 dólares. por 1 W de potencia y, en consecuencia, el precio de 1 kWh de electricidad es 6 veces más caro que la energía obtenida de forma tradicional quemando combustible. Es posible utilizar la energía solar para la calefacción del hogar.

Sin embargo, en las condiciones de nuestro país, el 80% de la energía solar recae en el período de verano, cuando no hay necesidad de calentar la vivienda, 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 arroyos de cauce y movimientos de mareas. Muy a menudo, se utiliza la energía del agua que cae.

PLANTA HIDROELÉCTRICA (diagrama)

La presa forma un depósito, proporcionando una presión constante de agua. El agua ingresa a la toma de agua y, al pasar por el conducto de presión, hace girar la turbina hidráulica, que impulsa el generador hidráulico. La tensión de salida de los hidrogeneradores se incrementa mediante transformadores para la transmisión a las subestaciones de distribución y luego a los consumidores.

energía geotérmica

Producción de energía eléctrica y térmica a partir de la energía térmica contenida en las entrañas de la tierra. Por lo general, se refiere a fuentes de energía alternativas, recursos de energía renovable.

En las regiones volcánicas, el agua en circulación se sobrecalienta por encima de las temperaturas de ebullición a profundidades relativamente bajas y sube a la superficie a través de grietas, manifestándose a veces en forma de géiseres. El acceso a aguas cálidas subterráneas es posible con la ayuda de la perforación de pozos profundos. Las rocas secas de alta temperatura están más extendidas que las rocas térmicas de vapor, cuya energía está disponible bombeando y luego extrayendo agua sobrecalentada de ellas. Los horizontes rocosos altos con temperaturas por debajo de los 100 °C también son comunes en muchas áreas geológicamente inactivas, por lo que lo más prometedor es el uso de geotermia como fuente de calor.

Clasificación de las aguas geotermales

b Por temperatura

b Por mineralización (residuo seco)

b En términos de dureza general, muy

b Por 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 inferior al de las centrales térmicas.

Los generadores hidroeléctricos se pueden encender y apagar lo suficientemente rápido dependiendo del consumo de energía

Fuente de energía renovable

Significativamente menos impacto en el medio ambiente aéreo que otros tipos de plantas de energía.

La construcción de HPP suele ser más intensiva en capital

A menudo, los HPP eficientes están más alejados de los consumidores.

Los embalses a menudo cubren grandes áreas

Las represas a menudo cambian la naturaleza de la economía pesquera, ya que bloquean el camino a las zonas de desove de los peces migratorios, pero a menudo favorecen el aumento de las poblaciones de peces en el propio embalse y la implementación de la piscicultura.

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

potente: produce de 25 MW a 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 al hecho de que, de acuerdo con las leyes naturales, el nivel del agua cambia constantemente, según la estación, y también por una serie de razones, se acostumbra tomar la potencia cíclica como expresión de la potencia de una central hidroeléctrica. Por ejemplo, existen ciclos anuales, mensuales, semanales o diarios de funcionamiento de una central hidroeléctrica.

Las centrales hidroeléctricas también se dividen según el 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, se utilizan diferentes tipos de turbinas en las centrales hidroeléctricas. para alta presión- turbinas de cangilones y radiales-axiales con cámaras helicoidales metálicas. A media presión Las HPP están equipadas con turbinas de paletas rotativas y radial-axiales, en baja presión- turbinas de álabes rotativos en cámaras de hormigón armado. El principio de funcionamiento de todos los tipos de turbinas es similar: el agua a presión (presión del agua) ingresa a las palas de la turbina, que comienzan a girar. La energía mecánica se transfiere así al generador hidroeléctrico, 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 estaciones hidroeléctricas también se dividen según el principio de uso de los recursos naturales y, en consecuencia, la concentración de agua resultante. Aquí están los siguientes HPP:

Rcentrales hidroeléctricas condicionales y cercanas a la represa. Estos son los tipos más comunes de centrales hidroeléctricas. La presión del agua en ellos se crea mediante la instalación de una presa que bloquea completamente el río o eleva el nivel del agua al nivel requerido. Estas centrales hidroeléctricas se construyen en ríos de tierras bajas con aguas altas, así como en ríos de montaña, en lugares donde el lecho del río es más estrecho y comprimido.

PAGScentrales hidroeléctricas lotin. Construido con mayor presión de agua. En este caso, el río está completamente bloqueado por la presa, y el edificio de la HPP en sí está ubicado detrás de la presa, en su parte inferior. El agua, en este caso, se suministra a las turbinas a través de túneles especiales de presión, y no directamente, como en las centrales hidroeléctricas de pasada.

Dcentrales hidroeléctricas de regeneración. Estas centrales eléctricas se construyen en lugares donde la pendiente del río es grande. La concentración de agua necesaria en este tipo de HPP se crea por derivación. El agua se desvía del lecho del río a través de sistemas de drenaje especiales. Estos últimos están 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 eléctrica. Los HPP de desvío pueden ser de varios tipos sin presión o con desvío de presión. En el caso de desviación de presión, el conducto se tiende con una gran pendiente longitudinal. En otro caso, al comienzo de la derivación, se crea una presa más alta en el río y se crea un embalse; este esquema también se denomina derivación mixta, ya que ambos métodos se utilizan para crear la concentración necesaria de agua.

GRAMOcentrales hidroeléctricas de almacenamiento. Dichas centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo son capaces de acumular la electricidad generada y ponerla en funcionamiento en momentos de picos de carga. El principio de funcionamiento de tales centrales eléctricas es el siguiente: en ciertos momentos (momentos de carga no máxima), las unidades de almacenamiento por bombeo funcionan como bombas y bombean agua a piscinas superiores especialmente equipadas. Cuando surge la necesidad, el agua de ellos ingresa a la tubería de presión y, en consecuencia, impulsa turbinas adicionales.

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

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

Aplicaciones y beneficios clave 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 se ha establecido que en muchos espacios circunplanetarios, una enorme energía eléctrica renovable, hasta ahora no utilizada, de partículas cargadas en movimiento de plasma natural en la magnetosfera de Los planetas ya están concentrados y se reponen continuamente desde el Sol. Marte, Saturno, Júpiter, Io. Tal nueva energía es bastante real, y tal astronáutica orbital tripulada sin combustible reducirá significativamente el costo de la exploración espacial.

Resolver problemas ambientales globales.

El uso de energías renovables de electricidad y magnetismo naturales 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 general, ya que entonces no será necesario realizar lanzamientos frecuentes. de vehículos de lanzamiento y quemar materias primas y combustibles en el planeta.

Comunicaciones espaciales mundiales baratas y de alta velocidad.

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

Control del clima y de muchos fenómenos naturales planetarios.

Eliminación y reducción del poder de muchos fenómenos naturales planetarios.

Gracias al uso beneficioso de una pequeña parte de la energía de las fuentes naturales de electricidad en el espacio cercano a la Tierra, continuamente renovable desde el Sol, se hace posible y prometedor crear una nueva energía libre de combustible y orbital libre de combustible y respetuosa con el medio ambiente. cosas de cosmonautas. Como resultado, la ecología del planeta mejorará significativamente. Sobre la base de esa energía espacial y la astronáutica sin combustible, tendrá lugar una revolución en todos los sistemas de transmisión de información. Se volverán completamente inalámbricos y económicos de operar. Es decir, habrá una fuerte reducción de costes y un aumento de su velocidad y rendimiento, ya que ahora son las líneas telefónicas las que frenan el avance de los sistemas de comunicación. La energía espacial sin combustible evitará muchos fenómenos y cataclismos anómalos y naturales. Así, la nueva energía espacial y la cosmonáutica libre de combustibles abren nuevos horizontes para el progreso de la humanidad.

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 para la acumulación, transporte y consumo de energía por parte de las personas, la infraestructura 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 en oxígeno es 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 de esta manera. El vapor de agua a una temperatura de 700-1000 ° C se mezcla con metano bajo presión en presencia de un catalizador. El costo del proceso es de $2-5 por kilogramo de hidrógeno. En el futuro, el precio puede reducirse a $ 2-2.50, incluida la entrega y el almacenamiento.

Gasificación de carbón.

La forma más antigua de producir hidrógeno. El carbón se calienta con vapor de agua a una temperatura de 800-1300 ° C sin 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 en el proceso de gasificación del carbón.

En diciembre de 2007, se identificó un sitio para la construcción de la primera central eléctrica piloto del proyecto FutureGen. Se construirá una planta de energía de 275 MW en Illinois. El costo total del proyecto es de $ 1.2 mil millones y hasta el 90% del CO2 será capturado y almacenado en la planta de energía.

de la energía nuclearai

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

El costo del proceso es de $2.33 por kilogramo de hidrógeno. Se está trabajando para crear plantas de energía nuclear de próxima generación. El laboratorio de investigación INEEL (Laboratorio Nacional de Ingeniería Ambiental de Idaho) (EE. UU.) predice que una unidad de potencia de la central nuclear de próxima generación producirá hidrógeno diario equivalente a 750 mil litros de gasolina.

electrólisis del agua

H2O+energía = 2H2+O2

La reacción inversa tiene lugar en la pila de combustible. El costo del proceso es de $6-7 por kilogramo de hidrógeno cuando se usa electricidad de una red industrial

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

$ 7-11 por kilogramo de hidrógeno cuando se usa electricidad de turbinas eólicas.

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

$ 10-30 por kilogramo de hidrógeno usando energía solar. En el futuro, es posible una reducción a $3-4 por kilogramo.

Hidrógeno a partir de biomasa.

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

El costo del proceso es de $5-7 por kilogramo de hidrógeno. En el futuro, es posible una disminución a $1.0-3.0.

En un proceso bioquímico, varias bacterias, como Rodobacter speriodes, producen hidrógeno.

Reducir el precio del hidrógeno es posible en la construcción de infraestructura para la entrega y almacenamiento de hidrógeno. Con modificaciones menores, el hidrógeno se puede transportar a través de las tuberías de gas natural existentes.

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

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

biocombustible

Este es un combustible a partir de materias primas biológicas, obtenidas, por regla general, como resultado del procesamiento de tallos de caña de azúcar o semillas de colza, maíz y soja. También existen proyectos de diversa sofisticación destinados a la obtención de biocombustibles a partir de celulosa y diversos tipos de residuos orgánicos, pero estas tecnologías se encuentran en una etapa temprana de desarrollo o comercialización. Existen biocombustibles líquidos (para motores de combustión interna, por ejemplo, etanol, metanol, biodiesel), biocombustibles sólidos (madera, paja) y gaseosos (biogás, hidrógeno).

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

El biodiesel está hecho de 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 la producción de 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 ocurre bajo la influencia de bacterias de la clase metanógena.

biohidrógeno- hidrógeno obtenido a partir de biomasa por medios termoquímicos, bioquímicos u otros, como las algas.

Efecto económico

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

Producción de energía distribuida

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

En la actualidad, los países industrializados producen la mayor parte de su electricidad de forma centralizada, en grandes centrales eléctricas como las centrales eléctricas de carbón, las centrales nucleares, las centrales hidroeléctricas o las centrales eléctricas de gas natural. Estas centrales eléctricas tienen un excelente rendimiento económico, pero normalmente transmiten electricidad a largas distancias. La construcción de la mayoría de ellos estuvo impulsada 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 están construyendo lejos de las ciudades para evitar la contaminación del aire severa que afecta a los residentes. Algunos de ellos se están construyendo cerca de depósitos de carbón para minimizar el costo de transporte del carbón. Las centrales hidroeléctricas deben ubicarse en lugares con suficiente contenido energético (diferencia de nivel para el flujo de agua). La mayoría de las plantas de energía están demasiado lejos para usar su calor residual para calentar edificios. La baja contaminación ambiental es una ventaja crítica de las centrales eléctricas combinadas de gas natural. Esto les permite estar lo suficientemente cerca de la ciudad para calefacción y refrigeración urbana. Otro enfoque es la generación de energía distribuida. Al mismo tiempo, se reducen las pérdidas de energía durante el transporte debido a la máxima proximidad de los generadores de energía a los consumidores de electricidad, hasta su ubicación en el mismo edificio. Este enfoque también conduce a una reducción en la cantidad y la longitud de las líneas de transmisión que deben construirse. La generación de energía distribuida típica se caracteriza por bajos costos de mantenimiento, baja contaminación ambiental y alta eficiencia. La combinación de generadores de energía distribuida puede actuar como un CHP virtual. Como sinónimo, se puede utilizar el término "producción de energía descentralizada", que no refleja una característica específica: la presencia de una red común para el intercambio de electricidad y calor. 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 producen exclusivamente energía térmica para las necesidades de un asentamiento/empresa/barrio.

perspectivas

Las fuentes de energía renovables (alternativas) representan solo alrededor del 1% de la generación mundial de electricidad. Hablamos principalmente de las centrales eléctricas geotérmicas (GeoTPP), que generan gran parte de la electricidad en los países de Centroamérica, Filipinas, Islandia; Islandia también es un ejemplo de un país donde las aguas termales se utilizan ampliamente para calefacción, calefacción.

· Las centrales eléctricas mareomotrices (TPP) todavía están disponibles solo en unos pocos países: Francia, Gran Bretaña, Canadá, Rusia, India, China.

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

· Recientemente, muchos países están expandiendo el uso de plantas de energía eólica (WPP). La mayoría de ellos se encuentran en los países de Europa Occidental (Dinamarca, Alemania, Gran Bretaña, los Países Bajos), en los EE. UU., en India, 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 a su respeto por el medio ambiente, los bajos costos de operación y la próxima escasez de combustible en las energías tradicionales.

Según la Comisión Europea, para 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 fuentes de energía alternativa y en el futuro puede convertirse en uno de los actores clave en el mercado global de energía alternativa.

Desafortunadamente, muchos proyectos para el desarrollo de energías alternativas no son posibles en nuestro país en términos económicos.

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

El complejo agroindustrial de Rusia hoy enfrenta el problema de reciclar una gran cantidad de desechos; la mayoría de las veces simplemente se sacan de los territorios agrícolas y se almacenan. Esto conduce a problemas de acidificación del suelo, enajenación de tierras agrícolas (más de 2 millones de hectáreas de tierras agrícolas están ocupadas por almacenamiento de estiércol), contaminación de las aguas subterráneas y emisiones de metano, un gas de efecto invernadero, a la atmósfera. Si la tarea de desarrollo intensivo de la agricultura con un alto nivel de eficiencia y profundidad de procesamiento se establece a nivel estatal, este problema debe resolverse.

Las energías alternativas son formas no tradicionales de obtener, transmitir y usar energía. También conocida como energía verde. Las fuentes alternativas son recursos renovables (como agua, luz solar, viento, energía de las olas, fuentes geotérmicas, combustión no convencional de combustibles renovables).

Basado en tres principios:

1. Renovabilidad.
2. Amabilidad con el medio ambiente.
3. Rentabilidad.

Las energías alternativas deberían resolver varios problemas agudos en el mundo: el desperdicio de minerales y la liberación de dióxido de carbono a la atmósfera (esto sucede con los métodos estándar de producción de energía a través de gas, petróleo, etc.), lo que conlleva el calentamiento global, cambio irreversible en el medio ambiente y el efecto invernadero.

Desarrollo de energías alternativas

La dirección se considera nueva, aunque ya en el siglo XVIII se hicieron intentos de utilizar la energía del viento, el agua y el sol. En 1774, se publicó el primer trabajo científico sobre la construcción de ingeniería hidráulica: "Arquitectura hidráulica". El autor de la obra es el ingeniero francés Bernard Forest de Belidor. Tras la publicación de la obra, el desarrollo de la dirección verde se congeló durante casi 50 años.

• 1846 - la primera turbina eólica, diseñador - Paul la Cour.
• 1861 - patente para la invención de una planta de energía solar.
• 1881: construcción de una central hidroeléctrica en las Cataratas del Niágara.
• 1913 - Construcción de la primera estación geotérmica, ingeniero italiano Piero Ginori Conti.
• 1931: construcción de la primera estación eólica industrial en Crimea.
• 1957: instalación en los Países Bajos de una potente turbina eólica (200 kW), conectada a la red estatal.
• 1966 - construcción de la primera central generadora de energía a partir de las olas (Francia).

Un nuevo impulso en el desarrollo de las energías alternativas recibido durante la severa crisis de los años 70. Desde la década de los 90 hasta principios del siglo XXI se registró en el mundo un número crítico de accidentes en centrales eléctricas, lo que se convirtió en un incentivo adicional para el desarrollo de la energía verde.

Energía alternativa en Rusia

La participación de las energías alternativas en nuestro país es de aproximadamente el 1% (según el Ministerio de Energía). Para 2020, se prevé aumentar esta cifra al 4,5%. El desarrollo de la energía verde se hará no sólo por medio del Gobierno. La Federación Rusa atrae a empresarios privados, prometiendo un pequeño reembolso (2,5 kopeks por 1 kW por hora) a aquellos empresarios que se enfrentarán a desarrollos alternativos.

El potencial para el desarrollo de la energía verde en la Federación Rusa es enorme:

• las costas oceánicas y marinas, Sakhalin, Kamchatka, Chukotka y otros territorios, debido a la baja población y las áreas urbanizadas, pueden utilizarse como fuentes de energía eólica;
• Las fuentes de energía solar en conjunto superan la cantidad de recursos que se producen mediante el procesamiento de petróleo y gas; los más favorables a este respecto son los territorios de Krasnodar y Stavropol, el Lejano Oriente, el Cáucaso del Norte, etc.

(La planta de energía solar más grande de Altai, Rusia)

En los últimos años, la financiación de esta industria se ha reducido: la barra de 333 mil millones de rublos se ha reducido a 700 millones debido a la crisis económica mundial y la presencia de problemas urgentes. Por el momento, la energía alternativa no es una prioridad en la industria rusa.

Energía alternativa de los países del mundo.

(Aerogeneradores en Dinamarca)

La energía hidroeléctrica se está desarrollando de forma más dinámica (debido a la disponibilidad de recursos hídricos). La eólica y la solar están muy por detrás, aunque algunos países se están moviendo en estas direcciones.

Entonces, con la ayuda de turbinas eólicas, se produce energía (del total):

• 28% en Dinamarca;
• 19% en Portugal;
• 16% en España;
• 15% en Irlanda.

La demanda de energía solar es inferior a la oferta: la mitad de las fuentes que los productores pueden proporcionar están instaladas.

(Planta de energía solar en Alemania)

TOP-5 líderes en la producción de energía verde (datos del portal vesti.ru):

1. EE. UU. (24,7%) - (todo tipo de recursos, la luz solar es la más utilizada).
2. Alemania - 11,7% (todos los tipos de recursos alternativos).
3. España - 7,8% (fuentes eólicas).
4. China - 7,6% (todos los tipos de fuentes, la mitad de ellas - energía eólica).
5. Brasil - 5% (biocombustibles, fuentes solares y eólicas).

(La mayor planta solar de España)

Uno de los problemas más difíciles de resolver es el financiero. A menudo es más barato utilizar fuentes de energía tradicionales que instalar nuevos equipos. Una de las soluciones potencialmente positivas a este problema es un fuerte aumento en los precios de la electricidad, el gas, etc., para obligar a las personas a ahorrar dinero y eventualmente cambiar completamente a fuentes alternativas.

Las proyecciones de desarrollo varían mucho. Así, la Wind Energy Association promete que para 2020 la cuota de energía verde aumentará hasta el 12%, y el EREC sugiere que en 2030 ya el 35% del consumo mundial de energía provendrá de fuentes renovables.

En relación con el desarrollo de tecnologías de producción y un deterioro significativo de la situación ambiental en muchas regiones del mundo, la humanidad enfrenta el problema de encontrar nuevas fuentes de energía. Por un lado, la cantidad de energía extraída debe ser suficiente para el desarrollo de la producción, la ciencia y el sector doméstico, por otro lado, la producción de energía no debe afectar negativamente al medio ambiente.

Esta formulación de la pregunta condujo 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, se han descubierto muchas de estas fuentes, en este momento, la mayoría de ellas ya se utilizan más o menos ampliamente. Aquí hay 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 dicha conversión y, en consecuencia, diferentes tipos de plantas de energía solar. Las estaciones más comunes que utilizan convertidores fotoeléctricos (fotocélulas) combinados en paneles solares. La mayoría de las instalaciones fotovoltaicas más grandes del mundo se encuentran en EE.UU.

Energía eólica

Las plantas de energía eólica (parques eólicos) se utilizan ampliamente en los EE. UU., China, India y 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, en la actualidad, muchos países están expandiendo significativamente el uso de este tipo de plantas de energía.

biocombustible

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

Energía mareomotriz y undimotriz

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

Energía térmica de la Tierra

Para desarrollar esta fuente de energía se utilizan centrales geotérmicas que aprovechan la energía de aguas subterráneas a alta temperatura, así como volcanes. Por el momento, la energía hidrotermal es más común, utilizando la energía de fuentes subterráneas calientes. La energía petrotérmica, basada en el aprovechamiento del calor "seco" del interior de la tierra, se encuentra actualmente poco desarrollada; El principal problema es la baja rentabilidad de este método de producción de energía.

electricidad atmosférica

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

La energía de las tormentas eléctricas, basada en la captura y acumulación de la energía de los rayos, aún está en pañales. 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.

Para resolver el problema de los combustibles fósiles limitados, investigadores de todo el mundo están trabajando para crear y poner en funcionamiento fuentes de energía alternativas. Y no hablamos solo de los conocidos molinos de viento y paneles solares. El gas y el petróleo pueden ser reemplazados por energía de algas, volcanes y pasos humanos. Recycle ha seleccionado diez de las fuentes de energía más emocionantes y limpias del futuro.

Joules de torniquetes

Miles de personas pasan cada día por los tornos de entrada a las estaciones de tren. A la vez en varios centros de investigación del mundo, apareció la idea de utilizar el flujo de personas como un innovador generador de energía. La empresa japonesa East Japan Railway Company decidió equipar cada torniquete de las estaciones de tren con generadores. La instalación funciona en una estación de tren en el distrito Shibuya de Tokio: elementos piezoeléctricos están incrustados en el piso debajo de los torniquetes, que generan electricidad a partir de la presión y vibración que reciben cuando las personas los pisan.

Otra tecnología de "torniquete de energía" ya está en uso en China y los Países Bajos. En estos países, los ingenieros decidieron utilizar no el efecto de presionar los elementos piezoeléctricos, sino el efecto de empuje de las manijas o puertas del torniquete. El concepto de la empresa holandesa Boon Edam consiste en reemplazar las puertas estándar en la entrada de los centros comerciales (que generalmente funcionan con un sistema de fotocélulas y comienzan a girar solas) por puertas que el visitante debe empujar y así generar electricidad.

En el centro holandés Natuurcafe La Port, ya han aparecido tales generadores de puertas. Cada uno de ellos produce unos 4600 kilovatios-hora de energía al año, lo que a primera vista puede parecer insignificante, pero es un buen ejemplo de una tecnología alternativa para generar electricidad.

Casas de calor de algas

Las algas comenzaron a considerarse como una fuente de energía alternativa hace relativamente poco tiempo, pero la tecnología, según los expertos, es muy prometedora. Baste decir que de 1 hectárea de superficie de agua ocupada por algas se pueden obtener 150 mil metros cúbicos de biogás al año. Esto es aproximadamente igual al volumen de gas que produce un pequeño pozo y suficiente para la vida de un pequeño pueblo.

Las algas verdes son fáciles de mantener, crecen rápidamente y vienen en una variedad de especies que utilizan la energía de la luz solar para realizar la fotosíntesis. Toda la biomasa, ya sean azúcares o grasas, se puede convertir en biocombustibles, más comúnmente bioetanol y biodiesel. Las algas son un ecocombustible ideal porque crecen en el medio acuático y no requieren recursos terrestres, son altamente productivas y no dañan el medio ambiente.

Según los economistas, para 2018 la facturación global del procesamiento de biomasa de microalgas marinas puede alcanzar alrededor de $ 100 mil millones. Ya hay proyectos implementados sobre combustible de "algas", por ejemplo, un edificio de 15 apartamentos en Hamburgo, Alemania. Las fachadas de la casa están cubiertas con 129 tanques de algas, que sirven como única fuente de energía para la calefacción y el aire acondicionado del edificio, llamado Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.

Los badenes iluminan las calles

El concepto de generar electricidad utilizando los llamados "reductores de velocidad" comenzó a implementarse primero en el Reino Unido, luego en Bahrein, y pronto la tecnología llegará a Rusia.Todo comenzó con el hecho de que el inventor británico Peter Hughes creó la "Generating Road Ramp" (Rampa de carretera electrocinética) para carreteras. La rampa consta de dos placas de metal que se elevan ligeramente por encima de la carretera. Se coloca un generador eléctrico debajo de las placas, que genera corriente cada vez que el automóvil pasa por la rampa.

Dependiendo del peso del automóvil, la rampa puede generar de 5 a 50 kilovatios durante el tiempo que el automóvil pasa por la rampa. Rampas como las baterías pueden suministrar electricidad a los semáforos y las señales de tráfico iluminadas. En el Reino Unido, la tecnología ya está funcionando en varias ciudades. El método comenzó a extenderse a otros países, por ejemplo, al pequeño Bahrein.

Lo más sorprendente es que algo similar se puede ver en Rusia. Albert Brand, un estudiante de Tyumen, propuso la misma solución de alumbrado público en el foro VUZPromExpo. Según las estimaciones del promotor, cada día pasan entre 1.000 y 1.500 coches por los badenes de su ciudad. Por una “colisión” de un automóvil en un “bache” equipado con un generador eléctrico, se generarán unos 20 vatios de electricidad que no dañan el medio ambiente.

Más que fútbol

Desarrollado por un grupo de exalumnos de Harvard que fundaron Uncharted Play, un balón Soccket puede generar electricidad en media hora de fútbol, ​​suficiente para alimentar una lámpara LED durante varias horas. Soccket se llama una alternativa ecológica a las fuentes de energía inseguras, que a menudo utilizan los residentes de países subdesarrollados.

El principio del almacenamiento de energía en un Soccket es bastante simple: la energía cinética generada al golpear la pelota se transfiere a un pequeño mecanismo similar a un péndulo que impulsa un generador. El generador produce electricidad, que se almacena en la batería. La energía almacenada se puede utilizar para alimentar cualquier pequeño aparato eléctrico, como una lámpara de mesa con LED.

La potencia de salida del Soccket es de seis vatios. La pelota generadora de energía ya ganó reconocimiento mundial, ganando numerosos premios, siendo muy aclamada por la Iniciativa Global Clinton y recibiendo elogios en la renombrada conferencia TED.

La energía oculta de los volcanes

Uno de los principales avances en el desarrollo de la energía volcánica pertenece a investigadores estadounidenses de las empresas iniciadoras AltaRock Energy y Davenport Newberry Holdings. El sujeto de prueba fue un volcán inactivo en Oregón. El agua salada se bombea profundamente en las rocas, cuya temperatura es muy alta debido a la descomposición de los elementos radiactivos presentes en la corteza del planeta y el manto más caliente de la Tierra. Cuando se calienta, el agua se convierte en vapor, que se alimenta a una turbina que genera electricidad.

Por el momento, solo hay dos pequeñas centrales eléctricas operativas de este tipo: en Francia y en Alemania. Si la tecnología estadounidense funciona, el Servicio Geológico de EE. UU. estima que la energía geotérmica tiene el potencial de proporcionar el 50% de las necesidades eléctricas del país (hoy su contribución es solo del 0,3%).

En 2009, investigadores islandeses propusieron otra forma de utilizar los volcanes para generar energía. Cerca de las profundidades volcánicas, descubrieron un depósito subterráneo de agua con una temperatura anormalmente alta. El agua súper caliente se encuentra en algún lugar en la frontera entre el líquido y el gas y existe solo a cierta temperatura y presión.

Los científicos podrían generar algo similar en el laboratorio, pero resultó que esa agua también se encuentra en la naturaleza, en las entrañas de la tierra. Se cree que se puede extraer diez veces más energía del agua a "temperatura crítica" que del agua hirviendo de la manera clásica.

Energía del calor humano

El principio de los generadores termoeléctricos que funcionan con diferencia de temperatura se conoce desde hace mucho tiempo. Pero hace solo unos años, la tecnología comenzó a permitir el uso del calor del cuerpo humano como fuente de energía. Un equipo de investigadores del Instituto Líder de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) ha desarrollado un generador integrado en una placa de vidrio flexible.

T Qué dispositivo permitirá que las pulseras de fitness se recarguen con el calor de una mano humana, por ejemplo, mientras se corre, cuando el cuerpo está muy caliente y contrasta con la temperatura ambiente. Un generador coreano que mide 10 por 10 centímetros puede producir alrededor de 40 milivatios de energía a una temperatura superficial de 31 grados centígrados.

La joven Ann Makosinski tomó como base una tecnología similar, quien inventó una linterna que se carga con la diferencia de temperatura entre el aire y el cuerpo humano. El efecto se explica por el uso de cuatro elementos Peltier: su característica es la capacidad de generar electricidad cuando se calienta por un lado y se enfría por el otro lado.

Como resultado, la linterna de Ann produce una luz bastante brillante, pero no requiere baterías recargables. Para su funcionamiento, solo es necesaria una diferencia de temperatura de solo cinco grados entre el grado de calentamiento de la palma humana y la temperatura en la habitación.

Escalones en losas de pavimento "inteligentes"

En cualquier punto de una de las calles transitadas, se dan hasta 50.000 pasos por día. La idea de utilizar el tránsito peatonal para convertir de manera útil los pasos en energía se materializó en un producto desarrollado por Lawrence Kemball-Cook, director de Pavegen Systems Ltd. en el Reino Unido. Un ingeniero ha creado losas de pavimento que generan electricidad a partir de la energía cinética de los peatones que caminan.

El dispositivo en el innovador mosaico está hecho de un material flexible e impermeable que se flexiona unos cinco milímetros cuando se presiona. Esto, a su vez, crea energía, que el mecanismo convierte en electricidad. Los vatios acumulados se almacenan en una batería de polímero de litio o se utilizan directamente para iluminar paradas de autobús, escaparates y señalización.

La loseta Pavegen en sí misma se considera completamente respetuosa con el medio ambiente: su cuerpo está hecho de acero inoxidable de grado especial y polímero reciclado con bajo contenido de carbono. La superficie superior está hecha de neumáticos reciclados, gracias a lo cual las baldosas son duraderas y muy resistentes a la abrasión.

Durante los Juegos Olímpicos de Verano de Londres en 2012, se instalaron baldosas en muchas calles turísticas. En dos semanas se obtuvieron 20 millones de julios de energía. Esto fue más que suficiente para el alumbrado público de la capital británica.

Teléfonos inteligentes de carga de bicicletas

Para recargar el reproductor, teléfono o tablet, no es necesario tener un enchufe a mano. A veces basta con girar los pedales. Así, la empresa americana Cycle Atom ha sacado al mercado un dispositivo que permite cargar una batería externa mientras se monta en bicicleta y posteriormente recargar dispositivos móviles.

El producto, llamado Siva Cycle Atom, es un generador de bicicleta de batería de litio liviano diseñado para alimentar casi cualquier dispositivo móvil con un puerto USB. Este mini generador se puede instalar en los cuadros de bicicleta más comunes en minutos. La batería en sí se puede quitar fácilmente para recargar posteriormente los dispositivos. El usuario practica deportes y pedalea, y después de un par de horas su teléfono inteligente ya está cargado por 100 centavos.

Nokia, por su parte, también presentó al público en general un gadget que se acopla a una bicicleta y permite traducir el pedaleo en una forma de obtener energía amigable con el medio ambiente. El kit de cargador de bicicleta de Nokia tiene una dínamo, un pequeño generador eléctrico que utiliza la energía de las ruedas de una bicicleta para cargar el teléfono a través del enchufe estándar de 2 mm que se encuentra en la mayoría de los teléfonos Nokia.

Los beneficios de las aguas residuales

Cualquier gran ciudad vierte diariamente una gran cantidad de aguas residuales en aguas abiertas, contaminando el ecosistema. Parecería que el agua envenenada por las aguas residuales ya no puede ser útil para nadie, pero no es así: los científicos han descubierto una forma de crear celdas de combustible basadas en ella.

Uno de los pioneros de la idea fue el profesor Bruce Logan de la Universidad Estatal de Pensilvania. El concepto general es muy difícil de entender para un no especialista y se basa en dos pilares: el uso de celdas de combustible bacterianas y la instalación de la llamada electrodiálisis inversa. Las bacterias oxidan la materia orgánica en las aguas residuales y producen electrones en el proceso, creando una corriente eléctrica.

Casi cualquier tipo de material de desecho orgánico se puede utilizar para generar electricidad, no solo aguas residuales, sino también desechos animales, así como subproductos de las industrias del vino, cervecera y láctea. En cuanto a la electrodiálisis inversa, aquí funcionan generadores eléctricos, separados por membranas en células y extrayendo energía de la diferencia de salinidad de dos corrientes líquidas que se mezclan.

Energía de "papel"

El fabricante japonés de productos electrónicos Sony ha desarrollado y presentado un biogenerador capaz de generar electricidad a partir de papel finamente cortado en el Tokyo Green Food Show. La esencia del proceso es la siguiente: se necesita cartón corrugado para aislar la celulosa (esta es una cadena larga de azúcar glucosa que se encuentra en las plantas verdes).

La cadena se rompe con la ayuda de enzimas, y la glucosa resultante es procesada por otro grupo de enzimas, con la ayuda de los cuales se liberan iones de hidrógeno y electrones libres. Los electrones se envían a través de un circuito externo para generar electricidad. Se estima que una instalación de este tipo durante el procesamiento de una hoja de papel que mide 210 por 297 mm puede generar alrededor de 18 vatios por hora (6 baterías AA generan aproximadamente la misma cantidad de energía).

El método es respetuoso con el medio ambiente: una ventaja importante de una "batería" de este tipo es la ausencia de metales y compuestos químicos nocivos. Aunque por el momento la tecnología aún está lejos de la comercialización: la electricidad se genera bastante, solo es suficiente para alimentar pequeños dispositivos portátiles.