Razvoj alternativnih izvora energije diljem svijeta. Alternativni izvori energije i mogućnosti njihove primjene u Rusiji

Pozdrav dragi čitatelji! U ovom članku želimo govoriti o razvoju alternativnih izvora energije u Ruskoj Federaciji. Odmah treba reći da se kod nas već duže vrijeme koriste razne vrste alternativne energije. Barem, vjerojatno ste pogodili, radi se o vjetrenjačama i vodenicama koje su već stotinama godina kod nas prilično popularne za mljevenje žita i dizanje vode. Danas su ih zamijenile vjetrenjače i hidroelektrane. Zatim vrijedi istaknuti i korištenje primitivnih solarnih kolektora za zagrijavanje vode - u obliku spremnika tamne boje u koje se ulijevala voda i zagrijavala pod utjecajem sunčeve svjetlosti.

Potencijal alternativne energije u Rusiji

Ali sada, s dolaskom napretka, ove arhaične metode "uzimanja" energije iz alternativnih izvora zamijenjene su modernijima. Danas - doduše prilično rijetko - ali vjetrenjače se još uvijek nalaze na ruskoj zemlji. Također, velike industrijske hidroelektrane bile su naširoko korištene tijekom Sovjetskog Saveza. Osim toga, učinkoviti komercijalno proizvedeni solarni kolektori i solarne baterije danas su umjereno aktivni, ali se još uvijek postavljaju u sunčanim krajevima naše zemlje. I moram reći da potencijal alternativne energije u Rusiji još uvijek nije otkriven. Osim toga, ne smijete zaboraviti da su alternativna energija i ekologija zauvijek braća. Odnosno, razvijajući alternativne izvore energije u Rusiji, istovremeno rješavamo ekološke probleme. Koje su za našu zemlju relevantne više nego ikad.

Problemi alternativne energije u Rusiji

Glavni problem je što je Rusija vrlo bogata mineralnim resursima. I električnu energiju koju danas dobivamo spaljivanjem zemljine unutrašnjosti - ugljena, plina i nafte. Stoga se vjeruje da danas nije osobito isplativo instalirati prilično skupe solarne panele ili, na primjer, vjetrenjače gdje su već postavljeni plinski i električni vodovi. To su glavni problemi alternativne energije. I doista jest. Bez značajnih poreznih olakšica za pionire alternativne energije u Rusiji, prilično je teško čekati “alternativni” bum. Kako svjetska praksa pokazuje, inače, u zemljama u kojima država ide prema ovakvim inovacijama proces je više nego dinamičan. Iako na ovaj ili onaj način, korištenje alternativnih izvora električne energije – barem u suvremenom smislu – nije pristupačno svima.

Prvi put razvoja je temeljan

Ipak, još uvijek se može očekivati ​​rast alternativne energije u Rusiji iz dva razloga. Prvo, jer je naglasak na alternativnim izvorima energije međunarodni trend koji je teško zanemariti. Uostalom, to nije samo velika količina energije, već i ulaganja u inovacije i nova radna mjesta. Jednom riječju, nijedna država neće moći dugo ignorirati tako ukusan zalogaj. Ako ova država nastoji biti moderna i učinkovita, naravno. No, zasad su, nažalost, tradicionalna nafta i ugljen zanimljiviji i sa stajališta države i sa stajališta poslovanja. Međutim, rezerve nafte, ugljena i plina nisu beskrajne. I prije ili kasnije, i Rusija će morati učiniti nešto slično onome što se sada događa u SAD-u, Kini i Europskoj uniji. A tamo, kako pišu naši inozemni kolege, broj vjetrenjača, solarnih, geotermalnih i plimnih elektrana naglo raste. Pritom ne zaboravljamo da alternativna energija i ekologija idu ruku pod ruku.

Drugi način razvoja je prirodan

Sada o drugom načinu razvoja alternativne energije u Rusiji. Naime, o regijama u kojima nije sve tako glatko sa strujom i plinom na koje smo navikli. Riječ je o teško dostupnim naseljima sjevera, kojima tako aktivno nastojimo razviti. A sada, ako izračunamo koliko košta dostava energenata u neke udaljene kutke naše zemlje, alternativna energija razvijena na licu mjesta, odnosno instalirana solarna ili vjetroelektrana i drugi alternativni izvori električne energije, ne izgledaju tako skupo više. Plus – i to veliki plus – povećava autonomiju naselja. Postaju manje ovisni o uvozu resursa, jer ih počnu proizvoditi na licu mjesta doslovno iz zraka. Ili od sunca. A primjera takvih odluka kod nas već ima.

Također, ne zaboravite da se bijele mrlje bez provodnih izvora plina ili struje još uvijek nalaze u Rusiji, ne samo na krajnjem sjeveru. Čak i blizu većih gradova. Jasno je da govorimo o vikendicama. Štoviše, čak i ako se dacha isporučuje strujom, da biste je spojili na svoj dom, potrebno je puno papirologije. Stoga je prilično opcija - instalirati solarne ploče na krov seoske kuće. Televizor je barem dovoljan za hranjenje. Stoga je alternativna energija u Sibiru i ekonomski opravdana. Barem u takvim regijama kao što je regija Omsk. Gdje sunčanih dana nije puno manje nego u Krasnodaru.

Kako je mirni atom

Nuklearne elektrane se izdvajaju. S ovim izvorom struje, prvo u Sovjetskom Savezu, a potom i u Rusiji, sve je u redu. Rosatom najavljuje značajne planove za izgradnju sve više i više novih postaja kako u Rusiji tako iu inozemstvu.

Nuklearne elektrane u Rusiji se aktivno razvijaju. Naravno, ovo je izvrstan i visokotehnološki način za dobivanje električne energije, jer sve što vam treba je malo urana. A moguće je reaktor postaviti čak i pod zemlju, čak i u svemir, čak i na brod. Međutim, ovo je vrlo opasno. I možemo reći da su nuklearne elektrane u smislu javnog mnijenja u padu. Treba se samo prisjetiti nedavne nesreće u Fukushimi ili čuvenog Černobila.

Naravno, solarne, vjetroelektrane, geotermalne, plimne stanice i druge vrste alternativne energije nemaju ovog nedostatka. I nude gotovo nepresušnu energiju za svakoga. Stoga se razvoj alternativnih izvora energije odvija velikom brzinom u cijelom razvijenom svijetu. Da vidimo kamo nas vodi! Inače, neki autori tvrde da kada bi se u razvoj alternativnih izvora energije ulagalo isto toliko novca kao u razvoj nuklearne energije, do sada bismo dobili značajan udio energije od sunca i vjetra.

Video u nastavku opisuje izgradnju vjetroelektrana u Kalmikiji:

Upoznavanje s glavnim pravcima i perspektivama razvoja alternativne energije. Utvrđivanje ekonomskih i ekoloških prednosti korištenja energije vjetra, sunca, geotermalne energije, svemira, vodika, sumporovodika, biogoriva.

Uvod

Glavni pravci alternativne energije

Alternativni izvor energije

Klasifikacija izvora

Snaga vjetra

Solarna energija

geotermalna energija

svemirska energija

Energija vodika i energija sumporovodika

biogorivo

Distribuirana proizvodnja energije

izgledi

Uvod

Trenutno postoji više od 180.000 malih i malih individualnih kotlovnica za grijanje u termoenergetskoj industriji, s ukupnom toplinskom snagom od 680 milijuna Gcal godišnje i potrošnjom goriva od 140 milijuna tce. ili 30% potrošnje goriva utrošenog na proizvodnju topline.

Upravljanje toplanama na obnovljivu energiju (2008.):

Solarni sustavi grijanja s površinom solarnih kolektora do 100 tisuća četvornih metara;

Više od 3000 toplinskih pumpi jediničnog kapaciteta od 4 kW do 8 MW;

Oko 20 bioenergetskih postrojenja za preradu životinjskog i peradskog otpada s proizvodnjom bioplina;

Opskrba geotermalnom toplinom u iznosu od 3 milijuna Gcal godišnje;

8 postrojenja za spaljivanje otpada;

4 stanice za pročišćavanje gradskih otpadnih voda;

Nekoliko kotlovnica na otpad od prerade drveta.

Princip dobivanja topline se ne razlikuje od principa dobivanja električne energije, samo je proces jedan korak kraći.

Ukupni udio male i obnovljive energije iznosi oko 160 milijuna tce. godišnje ili 17% domaće potrošnje u 1995. (948 milijuna tce).

Što ujedinjuje malu i obnovljivu energiju? Oni su ujedinjeni, unatoč bitno različitim resursima (neobnovljivim i obnovljivim) i različitom utjecaju na okoliš:

1) namijenjen neposrednom zadovoljavanju kućnih i industrijskih potreba osobe i malih timova u električnoj i toplinskoj energiji;

2) orijentacija na lokalne vrste resursa;

3) mogućnost kombinirane uporabe za postizanje ekonomične i pouzdane opskrbe energijom.

U ime čega bi se ti energetski sektori trebali razvijati? Energetska strategija Rusije odgovara na to pitanje proglašavajući energetsku opskrbu stanovništva najvišim prioritetom. Drugim riječima, riječ je o pouzdanoj opskrbi energijom, svjetlom, toplinom, čistom vodom, gorivom za kuhanje, poštanskim, telegrafskim i telefonskim komunikacijama ljudi koji žive u područjima autonomne (decentralizirane) opskrbe energijom i energetski deficitarnim područjima. A to se odnosi na 20-30 milijuna ljudi. Ove brojke se dobivaju na sljedeći način: pogledajte kartu Rusije. Zone decentralizirane opskrbe energijom i neelektrificirane zone čine oko 70% teritorija. Neelektrificirana naselja također se nalaze u područjima centralizirane opskrbe energijom.

Međutim, energetskim strategijama ne rješavaju se svi društveni problemi. I niti jedan tehnički problem neće biti riješen ovom strategijom. Oni. postoji niz problema (tehničkih, ekonomskih, društvenih) i mitova koji usporavaju razvoj alternativne energije.

Alternativna energija- skup obećavajućih metoda dobivanja energije, koje nisu toliko raširene kao tradicionalne, ali su od interesa zbog isplativosti njihove uporabe uz niski rizik od štete po ekologiju područja.

Glavni smjeroviAlternativna energija

1. energija vjetra

Autonomne vjetroturbine

2. sunčeva energija

solarni bojler

solarni kolektor

fotonaponskih ćelija

3. alternativna hidroenergija

plimne elektrane

elektrane na valove

mini i mikro hidroelektrane (instalirane uglavnom na malim rijekama)

elektrane vodopada

4. geotermalna energija

Termoelektrane (načelo uzimanja visokotemperaturne podzemne vode i korištenje u ciklusu)

Prizemni izmjenjivači topline (načelo izvlačenja topline iz tla izmjenom topline)

5. svemirska energija

Proizvodnja električne energije u fotonaponskim ćelijama smještenim u Zemljinoj orbiti. Električna energija će se prenositi na zemlju u obliku mikrovalnog zračenja.

6. energija vodika i energija sumporovodika

Motori na vodik (za mehaničku energiju)

Gorivne ćelije (za proizvodnju električne energije)

7. biogorivo

Dobivanje biodizela

Proizvodnja metana i sinteznog plina

Proizvodnja bioplina

8. distribuirana proizvodnja energije

Novi trend u energetskom sektoru koji se odnosi na proizvodnju toplinske i električne energije.

Alternativni izvor energije

Alternativni izvor energije - metoda, uređaj ili struktura koja vam omogućuje primanje električne energije (ili druge potrebne vrste energije) i zamjenjuje tradicionalne izvore energije koji rade na naftu, prirodni plin i ugljen. Svrha potrage za alternativnim izvorima energije je potreba da se ona dobije iz energije obnovljivih ili praktički neiscrpnih prirodnih resursa i pojava. Također se može uzeti u obzir ekološka prihvatljivost i ekonomičnost.

Klasifikacija izvora

Snaga vjetra

Grana energije koja je specijalizirana za korištenje energije vjetra – kinetička energija zračnih masa u atmosferi. Energija vjetra je klasificirana kao obnovljiva energija, jer je posljedica djelovanja sunca. Energija vjetra je industrija u procvatu i na kraju 2008. ukupni instalirani kapacitet svih vjetroturbina bio je 120 gigavata, što je šesterostruko povećanje od 2000. godine.

Ušteda goriva

Vjetrogeneratori praktički ne troše fosilna goriva. Rad vjetroturbine snage 1 MW tijekom 20 godina rada štedi približno 29 tisuća tona ugljena ili 92 tisuće barela nafte.

Trošak električne energije

Cijena električne energije koju proizvode vjetroturbine ovisi o brzini vjetra.

ekonomski problemi

Energija vjetra je neregulirani izvor energije. Učinak vjetroelektrane ovisi o jačini vjetra, čimbeniku koji je vrlo varijabilan. Sukladno tome, izlaz električne energije iz vjetroturbine u elektroenergetski sustav je izrazito neravnomjeran kako na dnevnom tako i na tjednom, mjesečnom, godišnjem i dugoročnom planu. S obzirom na to da sam energetski sustav ima heterogenosti opterećenja (vršne i padove potrošnje energije), koje se, naravno, ne mogu regulirati energijom vjetra, uvođenje značajnog udjela energije vjetra u energetski sustav doprinosi njegovoj destabilizaciji. Jasno je da energija vjetra zahtijeva rezervu snage u energetskom sustavu (na primjer, u obliku plinskih turbinskih elektrana), kao i mehanizme za izravnavanje heterogenosti njihove proizvodnje (u obliku hidroelektrana ili crpnih elektrana). akumulacijske elektrane). Ova značajka energije vjetra značajno povećava cijenu električne energije dobivene od njih.

Male samostalne vjetroturbine mogu imati problema s mrežnom infrastrukturom, budući da troškovi dalekovoda i sklopnih uređaja za spajanje na električnu mrežu mogu biti previsoki. Problem je djelomično riješen ako se vjetroturbina spoji na lokalnu mrežu gdje postoje potrošači energije. U ovom slučaju koristi se postojeća oprema za napajanje i distribuciju, a VE stvara određeno povećanje snage, smanjujući snagu koju lokalna mreža troši izvana. Transformatorska podstanica i vanjski dalekovod su manje opterećeni, iako ukupna potrošnja energije može biti veća.

Velike vjetroturbine imaju značajne probleme s popravkom, budući da je zamjena velikog dijela (lopatice, rotor, itd.) na visini većoj od 100 m složen i skup pothvat.

Ekološki aspekti energije vjetra.

1. Emisije u zrak

Vjetroturbina od 1 MW smanjuje godišnje atmosferske emisije od 1800 tona CO2, 9 tona SO2, 4 tone dušikovih oksida.

2. Buka

Vjetroturbine proizvode dvije vrste buke:

mehanička buka - buka od rada mehaničkih i električnih komponenti (za moderne vjetroturbine praktički je odsutna, ali je značajna u starijim vjetroturbinama)

aerodinamička buka - buka od interakcije strujanja vjetra s lopaticama instalacije (pojačava se kada lopatica prođe pored tornja vjetroturbine)

3. Niskofrekventne vibracije

Niskofrekventne vibracije koje se prenose kroz tlo uzrokuju primjetno zveckanje stakla u kućama na udaljenosti do 60 m od vjetroagregata megavatne klase.

Stambene zgrade se u pravilu nalaze na udaljenosti od najmanje 300 m od vjetroagregata. Na takvoj udaljenosti doprinos vjetroturbine infrazvučnim oscilacijama više se ne može razlikovati od pozadinskih oscilacija.

4. Glazura oštrice

Tijekom rada vjetroagregata zimi, uz visoku vlažnost zraka, moguće je nakupljanje leda na lopaticama. Prilikom pokretanja vjetroturbine, led se može otpuhati na znatnu udaljenost. Znakovi upozorenja se u pravilu postavljaju na udaljenosti od 150 m od vjetroagregata na području gdje je moguće zaleđivanje lopatica.

Osim toga, u slučaju laganog zaleđivanja lopatica zabilježeni su slučajevi poboljšanja aerodinamičkih karakteristika profila.

5. vizualni utjecaj

Vizualni utjecaj vjetroturbina subjektivan je čimbenik. Kako bi poboljšali estetski izgled vjetroturbina, mnoge velike tvrtke zapošljavaju profesionalne dizajnere. U vizualnu opravdanost novih projekata uključeni su krajobrazni arhitekti.

6. Upotreba zemljišta

Turbine zauzimaju samo 1% cjelokupnog teritorija vjetroelektrane. Na 99% poljoprivrednih površina moguće je baviti se poljoprivredom ili drugim aktivnostima, što se događa u tako gusto naseljenim zemljama kao što su Danska, Nizozemska, Njemačka. Temelj vjetroturbine, promjera oko 10 m, obično je potpuno pod zemljom, što omogućuje proširenje poljoprivredne namjene zemljišta gotovo do samog podnožja tornja. Zemljište se iznajmljuje, što poljoprivrednicima omogućuje dodatnu zaradu.

7. radio smetnje

Metalne konstrukcije vjetroagregata, posebice elementi u lopaticama, mogu uzrokovati značajne smetnje u prijemu radio signala. Što je vjetroturbina veća, to može stvoriti više smetnji. U nekim slučajevima, kako bi se riješio problem, potrebno je instalirati dodatne repetitore.

8. Šteta za životinje i ptice

9. Korištenje vodnih resursa

Za razliku od tradicionalnih termoelektrana, vjetroelektrane ne koriste vodu, što može značajno smanjiti pritisak na vodne resurse.

Solarna energija

primanje energije od sunca.

Postoji nekoliko tehnologija za solarnu energiju. Dobivanje električne energije iz sunčevih zraka ne proizvodi štetne emisije u atmosferu, proizvodnja standardnih silikonskih baterija također uzrokuje malu štetu. No, proizvodnja višeslojnih stanica velikih razmjera korištenjem egzotičnih materijala kao što su galijev arsenid ili kadmij sulfid dolazi sa štetnim emisijama.

Solarne baterije imaju niz prednosti: mogu se postaviti na krovove kuća, uz autoceste, lako se transformiraju i koriste se u udaljenim područjima.

Glavni razlog koji sprječava korištenje solarnih panela je njihova visoka cijena. Trenutna cijena solarne struje je 4,5 dolara. za 1 W snage i kao rezultat toga cijena 1 kWh električne energije je 6 puta skuplja od energije dobivene na tradicionalan način izgaranjem goriva. Moguće je koristiti solarnu energiju za grijanje doma.

Međutim, u uvjetima naše zemlje, 80% sunčeve energije otpada na ljetno razdoblje, kada nema potrebe za grijanjem stanovanja, osim toga, nema dovoljno sunčanih dana u godini da bi korištenje solarnih panela bilo ekonomski isplativo. .

hidroelektrana

To je korištenje energije prirodnog kretanja, t.j. struje, vodene mase u kanalskim tokovima i plimna kretanja. Najčešće se koristi energija padajuće vode.

HIDROELEKTRANA (dijagram)

Brana tvori rezervoar, osiguravajući stalan pritisak vode. Voda ulazi u dovod vode i, prolazeći kroz tlačni vod, rotira hidroturbinu koja pokreće hidrogenerator. Izlazni napon hidrogeneratora povećavaju transformatori za prijenos do distribucijskih trafostanica, a zatim do potrošača.

geotermalna energija

Proizvodnja električne i toplinske energije iz toplinske energije sadržane u utrobi zemlje. Obično se odnosi na alternativne izvore energije, obnovljive izvore energije.

U vulkanskim područjima, voda koja kruži pregrijava se iznad temperature ključanja na relativno malim dubinama i kroz pukotine se diže na površinu, ponekad se manifestirajući u obliku gejzira. Pristup podzemnoj toploj vodi moguć je uz pomoć dubokog bušenja bunara. Suhe visokotemperaturne stijene su raširenije od parnih termalnih stijena, čija energija je dostupna pumpanjem, a zatim izvlačenjem pregrijane vode iz njih. Horizonti visokih stijena s temperaturama ispod 100°C također su česti u mnogim geološki neaktivnim područjima, pa je najperspektivnija uporaba geoterme kao izvora topline.

Klasifikacija geotermalnih voda

b Po temperaturi

b Mineralizacijom (suhi ostatak)

b Što se tiče ukupne tvrdoće, vrlo

b Po kiselosti, pH

b Po sastavu plina

b Prema zasićenosti plinom

Osobitosti

Cijena električne energije u ruskim HE više je od dva puta niža nego u termoelektranama.

Hidroelektrični generatori se mogu dovoljno brzo uključiti i isključiti ovisno o potrošnji energije

Obnovljivi izvor energije

Značajno manji utjecaj na zračni okoliš od ostalih tipova elektrana

Izgradnja HE obično je kapitalno intenzivnija

Često su učinkovite HE udaljenije od potrošača

Akumulacije često pokrivaju velike površine

Brane često mijenjaju prirodu ribljeg gospodarstva, jer onemogućuju put do mrijestilišta riba migratornih, ali često pogoduju povećanju ribljeg fonda u samom akumulaciji i provedbi uzgoja ribe.

Hidroelektrane se dijele ovisno o proizvedenoj snazi:

moćni - proizvode od 25 MW do 250 MW i više;

srednji - do 25 MW;

male hidroelektrane - do 5 MW.

Snaga hidroelektrane izravno ovisi o tlaku vode, kao i o učinkovitosti korištenog generatora. Zbog činjenice da se, prema prirodnim zakonima, vodostaj stalno mijenja, ovisno o godišnjem dobu, a također i iz niza razloga, uobičajeno je da se ciklička snaga uzima kao izraz za snagu hidroelektrane. Primjerice, postoje godišnji, mjesečni, tjedni ili dnevni ciklusi rada hidroelektrane.

Hidroelektrane se također dijele prema maksimalnoj upotrebi tlaka vode:

visokotlačni - više od 60 m;

srednji tlak - od 25 m;

niski tlak - od 3 do 25 m.

Ovisno o tlaku vode, u hidroelektranama se koriste različite vrste turbina. Za visoki tlak- bucket i radijalno-aksijalne turbine s metalnim spiralnim komorama. Na srednjem pritisku HE su opremljene rotacijskim i radijalno-aksijalnim turbinama, na niskom pritisku- turbine s rotirajućim lopaticama u armiranobetonskim komorama. Princip rada svih vrsta turbina je sličan - voda pod pritiskom (pritisak vode) ulazi u lopatice turbine, koje se počinju okretati. Mehanička energija se tako prenosi na hidroelektrični generator, koji proizvodi električnu energiju. Turbine se razlikuju po nekim tehničkim karakteristikama, kao i komore - željezne ili armiranobetonske, a predviđene su za različite pritiske vode.

Hidroelektrane se također dijele ovisno o principu korištenja prirodnih resursa, a prema tome i posljedičnoj koncentraciji vode. Ovdje su sljedeće HE:

Ruvjetne i uzbranske HE. Ovo su najčešći tipovi hidroelektrana. Tlak vode u njima nastaje postavljanjem brane koja u potpunosti blokira rijeku, odnosno podiže razinu vode u njoj na potrebnu razinu. Takve hidroelektrane grade se na visokovodnim nizinskim rijekama, kao i na planinskim rijekama, na mjestima gdje je korito uže, stisnuto.

PLotinske hidroelektrane. Izgrađen s većim pritiskom vode. U ovom slučaju rijeka je branom potpuno blokirana, a sama zgrada HE nalazi se iza brane, u njenom donjem dijelu. Voda se, u ovom slučaju, do turbina dovodi kroz posebne tlačne tunele, a ne izravno, kao u protočnim hidroelektranama.

Dregeneracijske hidroelektrane. Takve elektrane se grade na mjestima gdje je nagib rijeke velik. Potrebna koncentracija vode u ovoj vrsti HE stvara se derivacijom. Voda se iz riječnog korita preusmjerava posebnim sustavima odvodnje. Potonji su ispravljeni, a njihov nagib je mnogo manji od prosječnog nagiba rijeke. Kao rezultat, voda se dovodi izravno u zgradu elektrane. Preusmjerne HE mogu biti različitih tipova beztlačne ili s preusmjeravanjem tlaka. U slučaju skretanja tlaka, vod se polaže s velikim uzdužnim nagibom. U drugom slučaju, na početku derivacije, na rijeci se stvara viša brana i stvara akumulacija - ova shema se naziva i mješovita derivacija, budući da se obje metode koriste za stvaranje potrebne koncentracije vode.

Ghidroakumulacijske elektrane. Takve crpne elektrane sposobne su akumulirati proizvedenu električnu energiju i pustiti je u pogon u vrijeme vršnog opterećenja. Princip rada ovakvih elektrana je sljedeći: u određenim trenucima (vremenima nevršnog opterećenja) crpne akumulacijske jedinice rade kao pumpe i pumpaju vodu u posebno opremljene gornje bazene. Kada se ukaže potreba, voda iz njih ulazi u tlačni cjevovod i, sukladno tome, pokreće dodatne turbine.

Hidroelektrane, ovisno o namjeni, mogu uključivati ​​i dodatne građevine, kao što su brave ili brodske dizalice koje olakšavaju plovidbu kroz akumulaciju, prolaze za ribe, vodozahvatne građevine koje se koriste za navodnjavanje i još mnogo toga.

Vrijednost hidroelektrana je u tome što za proizvodnju električne energije koriste obnovljive prirodne resurse. Zbog činjenice da nema potrebe za dodatnim gorivom za hidroelektrane, konačni trošak proizvedene električne energije znatno je niži nego kod korištenja drugih tipova elektrana.

Ključne primjene i prednosti novih svemirskih energetskih sustava

svemirska energija

Astronautika bez goriva i istraživanje svemira.

Postoji realna mogućnost korištenja ovih uređaja u ionosferama drugih planeta i njihovih satelita, budući da je već utvrđeno da u mnogim cirkumplanetarnim prostorima postoji ogromna, do sada neiskorištena obnovljiva električna energija kretanja nabijenih čestica prirodne plazme u magnetosferi planete je već koncentriran i kontinuirano se nadopunjuje sa Sunca.Mars, Saturn, Jupiter, Io. Takva nova energija sasvim je stvarna, a takva orbitalna astronautika bez goriva s ljudskom posadom značajno će smanjiti troškove istraživanja svemira.

Rješavanje globalnih ekoloških problema.

Korištenje obnovljive energije prirodnog elektriciteta i magnetizma za potrebe astronautike i energetike značajno će poboljšati globalnu ekologiju planeta i smanjiti njezin utjecaj na astronautiku i planetarnu energiju općenito, budući da tada neće biti potrebno provoditi česta lansiranja lansirnih vozila i spaljivanja sirovina i goriva na planetu.

Jeftina i brza svemirska komunikacija diljem svijeta.

Orbitalna astronautika bez goriva omogućuje dramatično smanjenje troškova i povećanje brzine svih sustava svemirskih komunikacija i telekomunikacija.

Kontrola vremena i mnogih prirodnih planetarnih fenomena.

Uklanjanje i smanjenje snage mnogih planetarnih prirodnih pojava.

Zahvaljujući blagotvornom korištenju oskudnog dijela energije prirodnih izvora električne energije u prostoru blizu Zemlje koji se kontinuirano obnavlja od Sunca, postaje moguće i obećavajuće stvaranje nove ekološki prihvatljive energije bez goriva i orbitalne kozmonautike bez goriva . Kao rezultat toga, ekologija planeta će se značajno poboljšati. Na temelju takve svemirske energije i astronautike bez goriva dogodit će se revolucija u svim sustavima prijenosa informacija. Postat će potpuno bežični i jeftini za rad. Naime, doći će do naglog smanjenja troškova i povećanja njihove brzine i propusnosti, budući da sada upravo telefonske linije usporavaju napredak u komunikacijskim sustavima. Energija prostora bez goriva spriječit će mnoge prirodne anomalije i prirodne pojave i kataklizme. Dakle, nova svemirska energija i kozmonautika bez goriva otvaraju nove horizonte za napredak čovječanstva.

Energija vodikai energija sumporovodika

Smjer proizvodnje i potrošnje energije čovječanstva, koji se temelji na korištenju vodika kao sredstva za akumulaciju, transport i potrošnju energije ljudi, prometne infrastrukture i raznih proizvodnih područja. Vodik je izabran kao najčešći element na površini zemlje i u svemiru, toplina izgaranja vodika je najveća, a produkt izgaranja u kisiku je voda (koja se opet uvodi u cirkulaciju energije vodika).

Proizvodnja vodika

Trenutno postoji mnogo metoda za industrijsku proizvodnju vodika. Sve cijene su za SAD, 2004.

Parna reforma prirodnog plina/metana

Trenutno se na taj način proizvodi otprilike polovica cjelokupnog vodika. Vodena para na temperaturi od 700-1000 °C miješa se s metanom pod tlakom u prisutnosti katalizatora. Trošak procesa je 2-5 dolara po kilogramu vodika. U budućnosti bi cijena mogla biti smanjena na 2-2,50 USD, uključujući dostavu i skladištenje.

Rasplinjavanje ugljena.

Najstariji način proizvodnje vodika. Ugljen se zagrijava vodenom parom na temperaturi od 800-1300 ° C bez zraka. Prvi plinski generator izgrađen je u Velikoj Britaniji 40-ih godina XIX stoljeća. Električnu energiju proizvodit će gorive ćelije koristeći vodik proizveden u procesu rasplinjavanja ugljena kao gorivo.

U prosincu 2007. utvrđeno je mjesto za izgradnju prve pilot elektrane projekta FutureGen. U Illinoisu će se graditi elektrana od 275 MW. Ukupni trošak projekta iznosi 1,2 milijarde dolara.Elektrana će uhvatiti i pohraniti do 90% CO2.

iz nuklearne energijeai

Korištenje atomske energije za proizvodnju vodika moguće je u raznim procesima: kemijski, vodena elektroliza, visokotemperaturna elektroliza.

Cijena procesa je 2,33 dolara po kilogramu vodika. U tijeku je rad na stvaranju nuklearnih elektrana sljedeće generacije. Istraživački laboratorij INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) (SAD) predviđa da će jedna energetska jedinica sljedeće generacije nuklearne elektrane proizvoditi dnevno vodik ekvivalentan 750 tisuća litara benzina.

elektroliza vode

H2O+energija = 2H2+O2

Obrnuta reakcija odvija se u gorivoj ćeliji. Trošak procesa je 6-7 dolara po kilogramu vodika korištenjem električne energije iz industrijske mreže

U budućnosti je moguće smanjenje na 4 dolara po kilogramu.

7-11 dolara po kilogramu vodika kada se koristi električna energija iz vjetroturbina.

U budućnosti je moguće smanjenje na 3 dolara po kilogramu.

10-30 dolara po kilogramu vodika korištenjem sunčeve energije. U budućnosti je moguće smanjenje na 3-4 dolara po kilogramu.

Vodik iz biomase.

Vodik iz biomase dobiva se termokemijskim ili biokemijskim metodama. Termokemijskom metodom biomasa se zagrijava bez pristupa kisiku na temperaturu od 500-800 °C (za drvni otpad), što je mnogo niže od temperature procesa rasplinjavanja ugljena. Proces oslobađa H2, CO i CH4.

Trošak procesa je 5-7 dolara po kilogramu vodika. U budućnosti je moguće smanjenje na 1,0-3,0 USD.

U biokemijskom procesu, vodik proizvode razne bakterije, kao što su Rodobacter speriodes.

Smanjenje cijene vodika moguće je u izgradnji infrastrukture za isporuku i skladištenje vodika. Uz manje izmjene, vodik se može transportirati kroz postojeće plinovode.

Trenutno se vodik uglavnom koristi u tehnološkim procesima za proizvodnju benzina i za proizvodnju amonijaka. SAD godišnje proizvedu oko 11 milijuna tona vodika, što je dovoljno za godišnju potrošnju oko 35-40 milijuna automobila.

Američko ministarstvo energetike (DoE) predviđa da će cijena vodika biti jednaka cijeni benzina do 2015. godine.

biogorivo

To je gorivo iz bioloških sirovina koje se u pravilu dobiva preradom stabljika šećerne trske ili sjemena uljane repice, kukuruza i soje. Postoje i projekti različitog stupnja sofisticiranosti usmjereni na dobivanje biogoriva iz celuloze i raznih vrsta organskog otpada, no te su tehnologije u ranoj fazi razvoja ili komercijalizacije. Postoje tekuća biogoriva (za motore s unutarnjim izgaranjem, na primjer, etanol, metanol, biodizel), čvrsta biogoriva (drvo, slama) i plinovita (bioplin, vodik).

biodizel- gorivo na bazi masti životinjskog, biljnog i mikrobnog podrijetla, kao i proizvodi njihove esterifikacije.

Biodizel se proizvodi od biljnih ili životinjskih masti. Sirovine mogu biti uljane repice, sojino, palmino, kokosovo ili bilo koje drugo sirovo ulje, kao i otpad prehrambene industrije. Razvijaju se tehnologije za proizvodnju biodizela iz algi.

Bioplin- produkt fermentacije organskog otpada (biomase), koji je mješavina metana i ugljičnog dioksida. Do razgradnje biomase dolazi pod utjecajem bakterija klase metanogena.

biovodik- vodik dobiven iz biomase termokemijskim, biokemijskim ili drugim načinom, kao što su alge.

Ekonomski učinak

Merrill Lynch procjenjuje da će prestanak proizvodnje biogoriva dovesti do povećanja cijena nafte i benzina za 15%.

Distribuirana proizvodnja energije

(eng. Distributed power production) - koncept distribuiranih energetskih resursa podrazumijeva prisutnost velikog broja potrošača koji proizvode toplinsku i električnu energiju za vlastite potrebe, usmjeravajući svoje viškove u zajedničku mrežu.

Trenutno, industrijalizirane zemlje većinu svoje električne energije proizvode centralno, u velikim elektranama kao što su elektrane na ugljen, nuklearne elektrane, hidroelektrane ili elektrane na prirodni plin. Takve elektrane imaju izvrsne ekonomske performanse, ali obično prenose električnu energiju na velike udaljenosti. Izgradnja većine njih uvjetovana je raznim gospodarskim, ekološkim, geografskim i geološkim čimbenicima, kao i zahtjevima sigurnosti i zaštite okoliša. Na primjer, elektrane na ugljen grade se daleko od gradova kako bi se spriječilo ozbiljno onečišćenje zraka koje utječe na stanovnike. Neki od njih se grade u blizini ležišta ugljena kako bi se smanjili troškovi transporta ugljena. Hidroelektrane bi trebale biti smještene na mjestima s dovoljnim energetskim sadržajem (razlika u razini protoka vode). Većina elektrana predaleko je da bi svoju otpadnu toplinu koristila za grijanje zgrada. Nisko onečišćenje okoliša kritična je prednost kombiniranih elektrana na prirodni plin. To im omogućuje da budu dovoljno blizu grada za daljinsko grijanje i hlađenje. Drugi pristup je distribuirana proizvodnja električne energije. Istodobno se smanjuju gubici električne energije tijekom transporta zbog maksimalne blizine elektrogeneratora potrošačima električne energije, sve do njihovog smještaja u istoj zgradi. Ovaj pristup također dovodi do smanjenja broja i duljine dalekovoda koje je potrebno izgraditi. Tipičnu distribuiranu proizvodnju električne energije karakteriziraju niski troškovi održavanja, nisko onečišćenje okoliša i visoka učinkovitost. Kombinacija distribuiranih generatora energije može djelovati kao virtualna CHP. Pojam "decentralizirana proizvodnja energije" može se koristiti kao sinonim, koji ne odražava specifičnost - prisutnost zajedničke mreže za razmjenu električne i toplinske energije. U okviru koncepta decentralizirane proizvodnje električne energije moguće je imati zajedničku elektroenergetsku mrežu i sustav lokalnih kotlovnica koje proizvode isključivo toplinsku energiju za potrebe naselja/poduzeća/kvarta.

izgledi

Obnovljivi (alternativni) izvori energije čine samo oko 1% svjetske proizvodnje električne energije. Riječ je prvenstveno o geotermalnim elektranama (GeoTPP), koje proizvode velik dio električne energije u zemljama Srednje Amerike, Filipinima, Islandu; Island je također primjer zemlje u kojoj se termalne vode naširoko koriste za grijanje, grijanje.

· Plimne elektrane (TE) još uvijek su dostupne samo u nekoliko zemalja - Francuskoj, Velikoj Britaniji, Kanadi, Rusiji, Indiji, Kini.

· Solarne elektrane (SPP) rade u više od 30 zemalja.

· U posljednje vrijeme mnoge zemlje šire korištenje vjetroelektrana (VE). Najviše ih je u zemljama zapadne Europe (Danska, Njemačka, Velika Britanija, Nizozemska), u SAD-u, Indiji, Kini.

· Etilni alkohol se sve više koristi kao gorivo u Brazilu i drugim zemljama.

Izgledi za korištenje obnovljivih izvora energije povezani su s njihovom ekološkom prihvatljivošću, niskim operativnim troškovima i nadolazećim nedostatkom goriva u tradicionalnoj energiji.

Prema procjeni Europske komisije, do 2020. godine otvorit će se 2,8 milijuna radnih mjesta u industriji obnovljive energije u zemljama EU. Industrija obnovljive energije stvarat će 1,1% BDP-a.

Izlaz

Rusko tržište ima ogroman potencijal u razvoju alternativnih izvora energije te bi u budućnosti moglo postati jedan od ključnih igrača na globalnom tržištu alternativne energije.

Nažalost, mnogi projekti razvoja alternativne energije u našoj zemlji u gospodarskom smislu nisu mogući.

Međutim, analiza ruskog poljoprivrednog sektora pokazuje da tehnologije bioplina nisu samo ekonomski opravdane, već mogu stvoriti uvjete za intenzivniji razvoj poljoprivrede u Ruskoj Federaciji, riješiti problem poljoprivrednog otpada i slabog razvoja energetske infrastrukture u ruralnim područjima. područja.

Agroindustrijski kompleks Rusije danas je suočen s problemom recikliranja ogromne količine otpada - najčešće se jednostavno vade s poljoprivrednih područja i pohranjuju. To dovodi do problema zakiseljavanja tla, otuđenja poljoprivrednog zemljišta (više od 2 milijuna hektara poljoprivrednog zemljišta zauzimaju skladišta stajskog gnojiva), onečišćenja podzemnih voda i emisije metana, stakleničkog plina, u atmosferu. Ako se na državnoj razini postavi zadatak intenzivnog razvoja poljoprivrede s visokom razinom učinkovitosti i dubine prerade, taj se problem mora riješiti.

Alternativna energija je netradicionalni način dobivanja, prijenosa i korištenja energije. Također poznat kao zelena energija. Alternativni izvori su obnovljivi izvori (kao što su voda, sunčeva svjetlost, vjetar, energija valova, geotermalni izvori, nekonvencionalno izgaranje obnovljivih goriva).

Na temelju tri principa:

1. Obnovljivost.
2. Prijateljstvo prema okolišu.
3. Profitabilnost.

Alternativna energija trebala bi riješiti nekoliko akutnih problema u svijetu: rasipanje minerala i ispuštanje ugljičnog dioksida u atmosferu (to se događa standardnim metodama proizvodnje energije putem plina, nafte itd.), što podrazumijeva globalno zatopljenje, nepovratnu promjenu u okoliša i efekta staklenika.

Razvoj alternativne energije

Smjer se smatra novim, iako su se već u 18. stoljeću pokušavali iskoristiti energija vjetra, vode i sunca. Godine 1774. objavljen je prvi znanstveni rad o hidrotehničkoj gradnji - "Hidraulička arhitektura". Autor djela je francuski inženjer Bernard Forest de Belidor. Nakon objavljivanja djela, razvoj zelenog smjera zamrznuo je gotovo 50 godina.

• 1846. - prva vjetroturbina, dizajner - Paul la Cour.
• 1861. - patent za izum solarne elektrane.
• 1881. - izgradnja hidroelektrane na slapovima Niagara.
• 1913. - izgradnja prve geotermalne stanice, talijanski inženjer Piero Ginori Conti.
• 1931. - izgradnja prve industrijske vjetroelektrane na Krimu.
• 1957. - instalacija u Nizozemskoj snažne vjetroturbine (200 kW), spojene na državnu mrežu.
• 1966. - izgradnja prve stanice za proizvodnju energije na bazi valova (Francuska).

Novi poticaj u razvoju alternativne energije dobio je tijekom teške krize 1970-ih. Od 90-ih do početka 21. stoljeća u svijetu je zabilježen kritičan broj nesreća na elektranama, što je postalo dodatni poticaj razvoju zelene energije.

Alternativna energija u Rusiji

Udio alternativne energije u našoj zemlji iznosi približno 1% (prema podacima Ministarstva energetike). Do 2020. godine planira se povećanje ove brojke na 4,5%. Razvoj zelene energije neće se provoditi samo sredstvima Vlade. Ruska Federacija privlači privatne poduzetnike, obećavajući mali povrat novca (2,5 kopejki po 1 kW na sat) onim gospodarstvenicima koji će se uhvatiti u koštac s alternativnim razvojem.

Potencijal za razvoj zelene energije u Ruskoj Federaciji je ogroman:

• oceanske i morske obale, Sahalin, Kamčatka, Čukotka i druga područja, zbog niske naseljenosti i izgrađenih područja, mogu se koristiti kao izvori energije vjetra;
• Izvori sunčeve energije u zbiru premašuju količinu resursa koji se proizvode preradom nafte i plina - najpovoljniji u tom pogledu su Krasnodarski i Stavropoljski kraj, Daleki istok, Sjeverni Kavkaz itd.

(Najveća solarna elektrana na Altaju u Rusiji)

Posljednjih godina financiranje ove industrije smanjeno je: letvica od 333 milijarde rubalja pala je na 700 milijuna To je zbog globalne ekonomske krize i prisutnosti hitnih problema. Trenutno alternativna energija nije prioritet u ruskoj industriji.

Alternativna energija zemalja svijeta

(Vjetroturbine u Danskoj)

Hidroenergija se najdinamičnije razvija (zbog dostupnosti vodnih resursa). Energija vjetra i sunca znatno zaostaju, iako se neke zemlje kreću u tim smjerovima.

Dakle, uz pomoć vjetroturbina proizvodi se energija (od ukupnog):

• 28% u Danskoj;
• 19% u Portugalu;
• 16% u Španjolskoj;
• 15% u Irskoj.

Potražnja za solarnom energijom manja je od ponude: ugrađuje se polovica izvora koje proizvođači mogu osigurati.

(Solarna elektrana u Njemačkoj)

TOP-5 lidera u proizvodnji zelene energije (podaci s portala vesti.ru):

1. SAD (24,7%) - (sve vrste resursa, najviše se koristi sunčeva svjetlost).
2. Njemačka - 11,7% (sve vrste alternativnih resursa).
3. Španjolska - 7,8% (izvori vjetra).
4. Kina - 7,6% (sve vrste izvora, polovica njih - energija vjetra).
5. Brazil - 5% (biogoriva, solarni i izvori vjetra).

(Najveća solarna elektrana u Španjolskoj)

Jedan od najtežih problema za rješavanje su financije. Često je jeftinije koristiti tradicionalne izvore energije nego instalirati novu opremu. Jedno od potencijalno pozitivnih rješenja ovog problema je nagli rast cijena struje, plina i sl., kako bi se ljudi natjerali na štednju i na kraju u potpunosti prešli na alternativne izvore.

Projekcije razvoja uvelike variraju. Tako Udruga za energiju vjetra obećava da će se do 2020. udio zelene energije povećati na 12%, a EREC pretpostavlja da će već 2030. godine 35% svjetske potrošnje energije biti osigurano iz obnovljivih izvora.

U vezi s razvojem proizvodnih tehnologija i značajnim pogoršanjem ekološke situacije u mnogim regijama svijeta, čovječanstvo se suočava s problemom pronalaska novih izvora energije. S jedne strane, količina proizvedene energije trebala bi biti dovoljna za razvoj proizvodnje, znanosti i domaćeg sektora, s druge strane, proizvodnja energije ne bi trebala negativno utjecati na okoliš.

Ovakva formulacija pitanja dovela je do traženja tzv. alternativnih izvora energije – izvora koji zadovoljavaju navedene zahtjeve. Naporima svjetske znanosti otkriveno je mnogo takvih izvora, a u ovom trenutku većina ih se već više ili manje koristi. Evo njihovog kratkog pregleda:

solarna energija

Solarne elektrane se aktivno koriste u više od 80 zemalja, pretvaraju sunčevu energiju u električnu energiju. Postoje različiti načini takve pretvorbe i, sukladno tome, različite vrste solarnih elektrana. Najčešće su stanice koje koriste fotoelektrične pretvarače (fotoćelije) kombinirane u solarne panele. Većina najvećih fotonaponskih instalacija na svijetu nalazi se u SAD-u.

Energija vjetra

Vjetroelektrane (vjetroelektrane) imaju široku primjenu u SAD-u, Kini, Indiji, kao i u nekim zapadnoeuropskim zemljama (primjerice, u Danskoj, gdje se na taj način proizvodi 25% sve električne energije). Energija vjetra je vrlo perspektivan izvor alternativne energije, a danas mnoge zemlje značajno proširuju korištenje elektrana ovog tipa.

biogorivo

Glavne prednosti ovog izvora energije u odnosu na druge vrste goriva su njegova ekološka prihvatljivost i obnovljivost. Nisu sve vrste biogoriva klasificirane kao alternativni izvori energije: tradicionalno ogrjevno drvo je također biogorivo, ali nije alternativni izvor energije. Alternativna biogoriva mogu biti kruta (treset, drvni i poljoprivredni otpad), tekuća (biodizel i biomasut, kao i metanol, etanol, butanol) i plinovita (vodik, metan, bioplin).

Energija plime i vala

Za razliku od tradicionalne hidroelektrane, koja koristi energiju vodenog toka, alternativna hidroenergija još nije postala široko rasprostranjena. Glavni nedostaci plimnih elektrana su visoka cijena njihove izgradnje i svakodnevne izmjene snage, za što je preporučljivo koristiti elektrane ovog tipa samo u sklopu elektroenergetskih sustava koji koriste i druge izvore energije. Glavne prednosti su visoka ekološka prihvatljivost i niska cijena proizvodnje energije.

Toplinska energija Zemlje

Za razvoj ovog izvora energije koriste se geotermalne elektrane koje koriste energiju visokotemperaturnih podzemnih voda, kao i vulkana. Trenutno je češća hidrotermalna energija koja koristi energiju toplih podzemnih izvora. Petrotermalna energija, koja se temelji na korištenju "suhe" topline zemljine unutrašnjosti, trenutno je slabo razvijena; Glavni problem je niska isplativost ovog načina proizvodnje energije.

atmosferski elektricitet

(Bljeskovi munje na površini Zemlje javljaju se gotovo istovremeno na raznim mjestima na planeti.)

Energija grmljavine, koja se temelji na hvatanju i akumulaciji energije munje, još je u povojima. Glavni problemi energije grmljavine su pokretljivost grmljavinskih frontova, kao i brzina atmosferskih električnih pražnjenja (munja), što otežava akumulaciju njihove energije.

Kako bi riješili problem ograničenih fosilnih goriva, istraživači diljem svijeta rade na stvaranju i puštanju u rad alternativnih izvora energije. I ne govorimo samo o dobro poznatim vjetrenjačama i solarnim panelima. Plin i naftu mogu se zamijeniti energijom iz algi, vulkana i ljudskih koraka. Recycle je odabrao deset najuzbudljivijih i najčišćih izvora energije budućnosti.

Joules iz okretnih vrata

Tisuće ljudi svaki dan prolazi kroz okretnice na ulazu u željezničke stanice. U nekoliko svjetskih istraživačkih centara odjednom se pojavila ideja da se protok ljudi koristi kao inovativni generator energije. Japanska tvrtka East Japan Railway Company odlučila je svaku okretnicu na željezničkim postajama opremiti generatorima. Instalacija radi na željezničkoj stanici u tokijskoj četvrti Shibuya: piezoelektrični elementi ugrađeni su u pod ispod okretnih vrata, koji generiraju električnu energiju pod pritiskom i vibracijama koje primaju kada ljudi stanu na njih.

Druga tehnologija "energetskih okretnih vrata" već je u upotrebi u Kini i Nizozemskoj. U tim zemljama inženjeri su odlučili koristiti ne učinak pritiskanja piezoelektričnih elemenata, već učinak guranja ručki ili vrata okretnih vrata. Koncept nizozemske tvrtke Boon Edam podrazumijeva zamjenu standardnih vrata na ulazu u trgovačke centre (koja obično rade na sustav fotoćelija i sama se počnu vrtjeti) vratima koja posjetitelj mora gurnuti i tako generirati električnu energiju.

U nizozemskom centru Natuurcafe La Port već su se pojavila takva vrata-generatori. Svaki od njih godišnje proizvede oko 4600 kilovat-sati energije, što se na prvi pogled može činiti beznačajnim, ali je dobar primjer alternativne tehnologije za proizvodnju električne energije.

Alge griju kuće

Alge su se relativno nedavno počele smatrati alternativnim izvorom energije, ali tehnologija je, prema riječima stručnjaka, vrlo obećavajuća. Dovoljno je reći da se s 1 hektara vodene površine koju zauzimaju alge godišnje može dobiti 150 tisuća kubičnih metara bioplina. To je otprilike jednako količini plina koju proizvede mala bušotina, a dovoljno je za život malog sela.

Zelene alge su jednostavne za održavanje, brzo rastu i dolaze u raznim vrstama koje koriste energiju sunčeve svjetlosti za provedbu fotosinteze. Sva biomasa, bilo da se radi o šećerima ili mastima, može se pretvoriti u biogoriva, najčešće bioetanol i biodizel. Alge su idealno eko-gorivo jer rastu u vodenom okolišu i ne zahtijevaju kopnene resurse, vrlo su produktivne i ne štete okolišu.

Prema procjenama ekonomista, do 2018. globalni promet od prerade biomase morskih mikroalgi može doseći oko 100 milijardi dolara. Već postoje realizirani projekti na gorivu "alge" - primjerice, zgrada s 15 stanova u Hamburgu u Njemačkoj. Fasade kuće prekrivene su sa 129 spremnika algi, koje služe kao jedini izvor energije za grijanje i klimatizaciju zgrade, nazvane Bio Intelligent Quotient (BIQ) Kuća.

Brzine osvjetljavaju ulice

Koncept proizvodnje električne energije korištenjem takozvanih "brzina" počeo se provoditi prvo u Velikoj Britaniji, zatim u Bahreinu, a uskoro će tehnologija stići i u Rusiju.Sve je počelo činjenicom da je britanski izumitelj Peter Hughes stvorio "Generating Road Ramp" (Electro-Kinetic Road Ramp) za autoceste. Rampa se sastoji od dvije metalne ploče koje se blago uzdižu iznad ceste. Ispod ploča je položen električni generator koji stvara struju kad god automobil prođe kroz rampu.

Ovisno o težini automobila, rampa može generirati od 5 do 50 kilovata za vrijeme dok automobil prolazi rampom. Takve rampe kao baterije mogu opskrbljivati ​​električnom energijom semafore i osvijetljene prometne znakove. U Velikoj Britaniji tehnologija već radi u nekoliko gradova. Metoda se počela širiti u druge zemlje - na primjer, u mali Bahrein.

Najviše iznenađuje da se nešto slično može vidjeti i u Rusiji. Albert Brand, student iz Tjumena, predložio je isto rješenje ulične rasvjete na forumu VUZPromExpo. Prema procjeni programera, u njegovom gradu svaki dan od 1000 do 1500 automobila prođe pored neravnina. Za jedan "sudar" automobila na "brzinu" opremljenu električnim generatorom proizvest će se oko 20 vata električne energije koja ne šteti okolišu.

Više od nogometa

Razvijena od strane grupe bivših studenata Harvarda koji su osnovali Uncharted Play, Soccket lopta može proizvesti električnu energiju za pola sata nogometa, što je dovoljno da napaja LED lampu nekoliko sati. Utičnica se naziva ekološki prihvatljivom alternativom nesigurnim izvorima energije, koje često koriste stanovnici nerazvijenih zemalja.

Načelo skladištenja energije u utičnici je prilično jednostavno: kinetička energija koja nastaje udarcem lopte prenosi se na sićušni mehanizam nalik njihalu koji pokreće generator. Generator proizvodi električnu energiju koja se pohranjuje u bateriji. Pohranjena energija može se koristiti za napajanje bilo kojeg malog električnog uređaja, kao što je stolna svjetiljka s LED diodom.

Izlazna snaga utičnice je šest vata. Lopta koja generira energiju već je osvojila svjetsko priznanje, osvojila je brojne nagrade, bila je visoko cijenjena od strane Clinton Global Initiative, a dobila je i priznanja na poznatoj TED konferenciji.

Skrivena energija vulkana

Jedan od glavnih pomaka u razvoju vulkanske energije pripada američkim istraživačima iz početnih tvrtki AltaRock Energy i Davenport Newberry Holdings. Ispitanik je bio uspavani vulkan u Oregonu. Slana voda se pumpa duboko u stijene čija je temperatura vrlo visoka zbog raspadanja radioaktivnih elemenata prisutnih u Zemljinoj kori i najtoplijem plaštu na Zemlji. Kada se zagrije, voda se pretvara u paru, koja se dovodi u turbinu koja proizvodi električnu energiju.

Trenutno postoje samo dvije male pogonske elektrane ovog tipa - u Francuskoj i Njemačkoj. Ako američka tehnologija funkcionira, američki Geološki zavod procjenjuje da geotermalna energija ima potencijal osigurati 50% potreba zemlje za električnom energijom (danas je njezin doprinos samo 0,3%).

Drugi način korištenja vulkana za proizvodnju energije predložili su 2009. islandski istraživači. U blizini vulkanskih dubina otkrili su podzemni rezervoar vode s nenormalno visokom temperaturom. Supertopla voda je negdje na granici između tekućine i plina i postoji samo pri određenoj temperaturi i tlaku.

Znanstvenici bi mogli generirati nešto slično u laboratoriju, no pokazalo se da se takva voda nalazi i u prirodi - u utrobi zemlje. Vjeruje se da se iz vode "kritične temperature" može izvući deset puta više energije nego iz vode dovedene do ključanja na klasičan način.

Energija iz ljudske topline

Princip rada termoelektričnih generatora na temperaturnoj razlici poznat je dugo vremena. No prije samo nekoliko godina tehnologija je počela dopuštati korištenje topline ljudskog tijela kao izvora energije. Tim istraživača s Korejskog vodećeg instituta za znanost i tehnologiju (KAIST) razvio je generator ugrađen u fleksibilnu staklenu ploču.

T Koji će gadget omogućiti da se fitness narukvice napune iz topline ljudske ruke – na primjer, tijekom trčanja, kada je tijelo jako vruće i u suprotnosti s temperaturom okoline. Korejski generator dimenzija 10 puta 10 centimetara može proizvesti oko 40 milivata energije pri temperaturi kože od 31 Celzijev stupanj.

Sličnu tehnologiju kao osnovu uzela je mlada Ann Makosinski koja je izumila svjetiljku koja se puni temperaturnom razlikom između zraka i ljudskog tijela. Učinak se objašnjava korištenjem četiri Peltierova elementa: njihova značajka je sposobnost generiranja električne energije kada se grije s jedne strane i hladi s druge strane.

Kao rezultat toga, Annina svjetiljka proizvodi prilično jako svjetlo, ali ne zahtijeva punjive baterije. Za njegov rad potrebna je samo temperaturna razlika od samo pet stupnjeva između stupnja zagrijavanja ljudskog dlana i temperature u prostoriji.

Koraci na "pametnim" pločama za popločavanje

Na bilo kojoj točki jedne od prometnih ulica dnevno se prijeđe do 50.000 koraka. Ideja korištenja pješačkog prometa za korisno pretvaranje koraka u energiju realizirana je u proizvodu koji je razvio Lawrence Kemball-Cook, direktor Pavegen Systems Ltd. u Velikoj Britaniji. Inženjer je stvorio ploče za popločavanje koje proizvode električnu energiju iz kinetičke energije hodajućih pješaka.

Uređaj u inovativnoj pločici izrađen je od fleksibilnog, vodootpornog materijala koji se pri pritisku savija oko pet milimetara. To, pak, stvara energiju, koju mehanizam pretvara u električnu energiju. Akumulirani vati se ili pohranjuju u litij-polimer bateriju ili se izravno koriste za osvjetljavanje autobusnih stanica, izloga i natpisa.

Sama pločica Pavegen smatra se potpuno ekološki prihvatljivom: tijelo je izrađeno od nehrđajućeg čelika posebne kvalitete i recikliranog polimera s niskim udjelom ugljika. Gornja površina je izrađena od recikliranih guma, zahvaljujući čemu su pločice izdržljive i vrlo otporne na habanje.

Tijekom ljetnih olimpijskih igara u Londonu 2012. godine pločice su postavljene na mnoge turističke ulice. U dva tjedna dobiveno je 20 milijuna džula energije. Ovo je bilo više nego dovoljno za uličnu rasvjetu u britanskoj prijestolnici.

Pametni telefoni za punjenje bicikla

Za punjenje playera, telefona ili tableta nije potrebno imati utičnicu pri ruci. Ponekad je dovoljno samo okretanje pedala. Tako je američka tvrtka Cycle Atom izbacila uređaj koji omogućuje punjenje vanjske baterije tijekom vožnje biciklom i naknadno punjenje mobilnih uređaja.

Proizvod, nazvan Siva Cycle Atom, lagani je generator bicikla s litijskom baterijom dizajniran za napajanje gotovo svakog mobilnog uređaja s USB priključkom. Ovaj mini generator može se instalirati na većinu uobičajenih okvira bicikala za nekoliko minuta. Sama baterija se lako može izvaditi za naknadno punjenje gadgeta. Korisnik se bavi sportom i pedalama - i nakon par sati njegov pametni telefon je već napunjen za 100 centi.

Nokia je, pak, široj javnosti također predstavila gadget koji se pričvršćuje na bicikl i koji vam omogućuje da pedaliranje prevedete na način dobivanja ekološki prihvatljive energije. Nokia komplet punjača za bicikle ima dinamo, mali električni generator koji koristi energiju iz kotača bicikla za punjenje telefona putem standardnog utikača od 2 mm koji se nalazi na većini Nokia telefona.

Prednosti otpadnih voda

Svaki veliki grad svakodnevno izbacuje ogromnu količinu otpadnih voda u otvorene vode, zagađujući ekosustav. Čini se da voda otrovana kanalizacijom više nikome ne može biti korisna, ali to nije tako - znanstvenici su otkrili način stvaranja gorivnih ćelija na temelju nje.

Jedan od pionira ideje bio je profesor sa Sveučilišta Pennsylvania State Bruce Logan. Opći koncept vrlo je teško razumjeti nespecijalistu i izgrađen je na dva stupa – korištenju bakterijskih gorivnih ćelija i ugradnji takozvane reverzne elektrodijalize. Bakterije oksidiraju organsku tvar u otpadnoj vodi i pritom proizvode elektrone, stvarajući električnu struju.

Gotovo svaka vrsta organskog otpadnog materijala može se koristiti za proizvodnju električne energije – ne samo kanalizacija, već i životinjski otpad, kao i nusproizvodi iz industrije vina, pivarstva i mliječne industrije. Što se tiče reverzne elektrodijalize, ovdje rade električni generatori, odvojeni membranama u stanice i izvlače energiju iz razlike u salinitetu dviju tekućina koje se miješaju.

"papirna" energija

Japanski proizvođač elektronike Sony razvio je i predstavio biogenerator koji može proizvoditi električnu energiju iz fino izrezanog papira na Tokyo Green Food Showu. Bit procesa je sljedeća: valoviti karton je potreban za izolaciju celuloze (ovo je dugi lanac šećera glukoze koji se nalazi u zelenim biljkama).

Lanac se prekida uz pomoć enzima, a dobivenu glukozu obrađuje druga skupina enzima uz pomoć kojih se oslobađaju vodikovi ioni i slobodni elektroni. Elektroni se šalju kroz vanjski krug kako bi proizveli električnu energiju. Pretpostavlja se da takva instalacija tijekom obrade jednog lista papira dimenzija 210 x 297 mm može generirati oko 18 vata na sat (otprilike istu količinu energije proizvodi 6 AA baterija).

Metoda je ekološki prihvatljiva: važna prednost takve "baterije" je odsutnost metala i štetnih kemijskih spojeva. Iako je u ovom trenutku tehnologija još uvijek daleko od komercijalizacije: električne energije se proizvodi prilično malo - dovoljno je samo za napajanje malih prijenosnih naprava.