Fonti di energia alternative: panoramica della tecnologia

introduzione

L'intera economia mondiale moderna dipende dalla ricchezza accumulata al tempo dei dinosauri: petrolio, gas, carbone e altri combustibili fossili. La maggior parte delle attività della nostra vita, dal prendere la metropolitana al riscaldamento del bollitore in cucina, richiedono in definitiva l'incendio di questa eredità preistorica. Il problema principale è che queste risorse energetiche prontamente disponibili non sono rinnovabili. Prima o poi, l'umanità pomperà tutto il petrolio dalle viscere della terra, brucerà tutto il gas e scaverà tutto il carbone. Cosa useremo allora per scaldare le teiere?

Non dobbiamo inoltre dimenticare l'impatto ambientale negativo della combustione del carburante. Un aumento del contenuto di gas serra nell'atmosfera porta ad un aumento della temperatura media in tutto il pianeta. Prodotti della combustione del carburante inquinare l'aria. I residenti delle grandi città lo sentono particolarmente bene.

Tutti pensiamo al futuro, anche se questo futuro non viene con noi. La comunità globale ha da tempo riconosciuto i limiti dei combustibili fossili. E l'impatto negativo del loro utilizzo sull'ambiente. Gli stati leader stanno già attuando programmi per una transizione graduale verso fonti di energia ecocompatibili e rinnovabili.

In tutto il mondo, l'umanità sta cercando e introduce gradualmente sostituti per i combustibili fossili. Da tempo in tutto il mondo operano centrali solari, eoliche, maree, geotermiche e idroelettriche. Sembrerebbe che in questo momento cosa ci impedisce di provvedere a tutti i bisogni dell'umanità con il loro aiuto?

In effetti, l'energia alternativa ha molti problemi. Ad esempio, il problema della distribuzione geografica delle risorse energetiche.I parchi eolici sono costruiti solo in aree dove soffiano spesso forti venti, solari - dove c'è un numero minimo di giorni nuvolosi, centrali idroelettriche - su grandi fiumi. Il petrolio, ovviamente, non è disponibile ovunque, ma è più facile consegnarlo.

Il secondo problema delle energie alternative è l'instabilità. Nei parchi eolici, la generazione dipende dal vento, che cambia costantemente velocità o si ferma del tutto. Le centrali solari non funzionano bene con tempo nuvoloso e non funzionano affatto di notte.

Né il vento né il sole tengono conto delle esigenze dei consumatori di energia. Allo stesso tempo, la produzione di energia di una centrale termoelettrica o nucleare è costante e facilmente regolabile. La soluzione a questo problema non può che essere la costruzione di enormi impianti di accumulo di energia per creare una riserva in caso di bassa produzione. Tuttavia, ciò aumenta notevolmente il costo dell'intero sistema.

A causa di queste e di molte altre difficoltà, lo sviluppo delle energie alternative nel mondo sta rallentando. Bruciare combustibili fossili è ancora più facile ed economico.

Tuttavia, se sulla scala dell'economia globale le fonti di energia alternativa non forniscono molti vantaggi, nel quadro di una singola casa possono essere molto interessanti. Già molti avvertono il costante aumento delle tariffe per elettricità, calore e gas. Ogni anno, le compagnie energetiche entrano più a fondo nelle tasche della gente comune.

Gli esperti del fondo di rischio internazionale I2BF hanno presentato la prima panoramica del mercato delle energie rinnovabili. Secondo le loro previsioni, in 5-10 anni, le tecnologie energetiche alternative diventeranno più competitive e si diffonderanno. Il divario nel costo dell'energia alternativa e convenzionale si sta già riducendo rapidamente.

Il costo dell'energia si riferisce al prezzo che un produttore di energia alternativa vuole ricevere per compensare le sue spese in conto capitale durante la vita del progetto e fornire un ritorno del 10% sul capitale investito. Questo prezzo includerà anche il costo del finanziamento del debito, poiché la maggior parte è fortemente indebitata.

Il grafico riportato illustra la valutazione delle diverse tipologie di energia alternativa e tradizionale nel II trimestre 2011 (Fig. 1).

Riso. uno.	Valutazione di vari tipi di energia alternativa e tradizionale

Secondo le cifre di cui sopra, l'energia geotermica, così come l'energia generata dalla combustione di rifiuti e gas di discarica, ha il costo più basso di tutti i tipi di energia alternativa. In effetti, possono già competere direttamente con l'energia tradizionale, ma il fattore limitante per loro è il numero limitato di luoghi in cui questi progetti possono essere realizzati.

Per coloro che vogliono ottenere l'indipendenza dai capricci degli ingegneri dell'energia, che vogliono contribuire allo sviluppo di energie alternative, che vogliono solo risparmiare un po' di energia, questo libro è scritto.

Dal libro V. Germanovich, A. Turinin “Fonti energetiche alternative. Progettazioni pratiche per l'utilizzo di energia eolica, solare, acqua, terra, biomasse.

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C'è un futuro per le fonti energetiche alternative?

Le fonti alternative di energia rinnovabile sono una direzione piuttosto interessante e promettente. Ad esempio, esistono diversi metodi efficaci per generare acqua dall'aria. È vero, qui devi usare un generatore. Se verranno trovati nuovi approcci per risolvere questi problemi e migliorare i metodi, solo il tempo lo dirà.

Se sarà possibile utilizzare le risorse con saggezza è una grande domanda

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Tipi di fonti energetiche alternative.

L'energia del vento, del sole, dell'acqua, dei biocarburanti, del calore della Terra sono relativamente inesauribili e rinnovabili. I vantaggi delle fonti energetiche alternative sono innegabili in quanto preservano le risorse naturali. Inoltre, sono molto più coerenti con i requisiti di sicurezza ambientale.

Energia eolica.

Il principio dell'utilizzo dell'energia eolica è convertire l'energia cinetica in elettrica, termica, meccanica. I generatori eolici vengono utilizzati per generare energia elettrica. Possono avere diversi parametri tecnici, dimensioni, design, asse di rotazione orizzontale o verticale. Le vele sono un classico esempio dell'uso dell'energia eolica nel trasporto marittimo e un mulino a vento è una conversione in energia meccanica.

Il diametro delle pale e l'altezza della loro posizione determinano la potenza del generatore eolico. Con una forza del vento di 3 m/s, il generatore inizia a generare corrente e raggiunge il suo valore massimo a 15 m/s. La forza del vento superiore a 25 m/s è critica: il generatore è spento.

L'energia solare è un dono del Sole.

L'energia solare come fonte di energia alternativa è una naturale continuazione della missione vitale del Sole sul nostro pianeta. Ma mentre l'umanità non ha imparato ad usarlo direttamente.Attualmente, i pannelli solari vengono utilizzati come convertitori di energia solare in energia elettrica e i collettori solari vengono utilizzati per l'energia termica. Inoltre, in alcuni casi, viene utilizzata una combinazione di due tipi.

La tecnologia solare consiste nel riscaldare la superficie con i raggi solari e nell'utilizzo di acqua riscaldata per la fornitura di acqua calda, riscaldamento o utilizzo in generatori di vapore. I collettori solari vengono utilizzati per convertire l'energia solare in energia termica. Il loro comune la potenza dipende il numero e la potenza dei singoli dispositivi che fanno parte dell'impianto di una centrale solare o termica.

I pannelli solari si dividono in:

• silicio
• film

Le batterie che utilizzano cristalli di silicio sono attualmente le più richieste e quelle a pellicola sono le più convenienti. I pannelli in silicone sono una delle migliori opzioni per una casa privata.

L'energia idroelettrica è l'uso della forza dell'acqua.

Il principio di funzionamento delle turbine nelle centrali idroelettriche è l'effetto della forza dell'acqua sulle pale di un'idroturbina, che genera elettricità. A volte solo quelle centrali idroelettriche sono classificate come tipi di energia alternativa, dove non vengono utilizzate potenti dighe e la generazione di corrente avviene sotto l'influenza del flusso naturale dell'acqua. Ciò è dovuto al significativo impatto negativo delle potenti centrali idroelettriche sui paesaggi fluviali naturali, al loro sprofondamento e alle catastrofiche inondazioni.

Non vi è alcuna obiezione da parte degli ambientalisti all'uso dell'energia naturale delle maree e degli oceani. La conversione dell'energia cinetica in energia elettrica in questo caso avviene in speciali stazioni di marea.

L'energia geotermica è il calore della Terra.

La superficie della Terra irradia calore non solo nei luoghi in cui vengono espulse sorgenti sismiche calde, come ad esempio in Kamchatka, ma anche in quasi tutte le regioni del pianeta. Per estrarre il calore della terra vengono utilizzate speciali pompe di calore, che poi viene convertito in energia elettrica o utilizzato come calore. Il principio di funzionamento degli impianti si basa sulle leggi della termodinamica e sulle leggi fisiche del comportamento di liquidi e gas, in particolare del freon.

Il tipo di progetto della pompa determina la fonte primaria di energia, come suolo-aria o suolo-acqua.

Biocarburante.

Il principio dell'ottenimento di biocarburanti si basa sulla lavorazione di prodotti organici mediante impianti speciali. Durante la lavorazione viene generata energia termica o elettrica. I biocarburanti possono essere liquidi, solidi o gassosi. Solido, ad esempio, bricchetti di carburante, liquido - bioetanolo, gassoso - biogas. Le sue varietà includono il gas di discarica, che si forma nelle discariche. L'utilizzo del biogas proveniente da vecchie discariche aiuta a risolvere i problemi del riciclaggio dei rifiuti.

Fonte di energia alternativa: cos'è e perché è necessaria

Fino ad oggi, l'energia si basa su metodi ben sviluppati e collaudati per produrre elettricità. Sono note centrali nucleari, elettriche e idroelettriche. Tutti lavorano con l'utilizzo delle risorse del nostro pianeta, che prima o poi si esauriranno, o comporteranno reazioni che possono causare danni irreparabili.

Nel 2017 la percentuale di utilizzo di tali risorse è stata così distribuita:

• 39,3% - carbone;
• 22,9% - gas naturale;
• 16% - acqua;
• 10,6% - energia nucleare;
• 4,1% - olio.

Oggi, questa promettente area è alla ricerca di sostanze e processi nel mondo circostante in grado di:

• rinnovare la tua risorsa (cioè essere inesauribile);
• rappresentano un completo sostituto di quelli tradizionali in termini di qualità;
• essere economico;
• non danneggiare l'ambiente.

Cosa c'è di sbagliato nelle fonti di energia tradizionali?

Carbone, petrolio e gas non hanno ancora trovato un sostituto completo per se stessi nella produzione dell'energia necessaria all'umanità. Tuttavia, le loro scorte sono limitate e non recuperabili.

Ad esempio, la nostra Terra ha impiegato fino a 350 milioni di anni per creare petrolio e gas e abbiamo esaurito le loro risorse a un ritmo molto più rapido.

Circa il 90% dell'energia del pianeta nel 2010 è stata prodotta bruciando fossili e biocarburanti da materie prime vegetali o animali. E fino al 2040, la quota di tale produzione non scenderà al di sotto dell'80%. Allo stesso tempo, il consumo di energia è in crescita: fino al 40° anno - del 56%.

Nel 2012, gli scienziati hanno indicato che l'intera fornitura di gas del pianeta sarebbe terminata entro il 2052 e il petrolio sarebbe durato un po' più a lungo, fino al 2060. Cioè, i nostri figli possono già cogliere il momento in cui una petroliera o un gasdotto non saranno utili e le foreste saranno abbattute.

Le emissioni nocive nell'atmosfera associate ai prodotti della combustione e alla generazione di energia nucleare sono dannose per l'ozono e conduttori del riscaldamento globale.

Pertanto, l'intera civiltà moderna, non importa come la respingano i politici e i produttori di petrolio, deve affrontare una domanda globale: quale fonte di energia sostituirà quelle tradizionali, preservando l'ambiente.

Industria termoelettrica

Il settore energetico più comune in Russia.Le centrali termoelettriche del paese producono più di 1.000 MW utilizzando carbone, gas, prodotti petroliferi, depositi di scisto e torba come materia prima. L'energia primaria generata viene ulteriormente convertita in elettricità. Tecnologicamente, tali stazioni hanno molti vantaggi, che ne determinano la popolarità. Questi includono condizioni operative poco impegnative e facilità di organizzazione tecnica del flusso di lavoro.

Gli impianti termoelettrici sotto forma di impianti di condensazione e centrali termiche ed elettriche combinate possono essere costruiti direttamente nelle aree in cui viene estratta la risorsa consumabile o in cui si trova il consumatore. Le fluttuazioni stagionali non influiscono sulla stabilità delle stazioni, il che rende affidabili tali fonti di energia. Ma ci sono anche degli svantaggi delle centrali termiche, che includono l'uso di risorse combustibili esauribili, l'inquinamento ambientale, la necessità di collegare grandi quantità di risorse di manodopera, ecc.

Cosa scegliere: fonti di energia rinnovabile o energia nucleare?

Storicamente, il nucleare, il carbone e l'energia idroelettrica sono state enormi fonti di energia

Pertanto, non tenendo conto del fatto che molti paesi del mondo sono strettamente impegnati nello sviluppo del settore delle energie rinnovabili, la leadership della Federazione Russa ha pianificato di ricevere solo il 4,5% dell'energia dalle energie rinnovabili entro l'inizio del 2020, realizzando che le riserve di idrocarburi non sono illimitate

Il governo russo conta sulla produzione di energia a lungo termine dal plutonio e dall'energia di fusione; tali fonti di energia non sono completamente esplorate e rappresentano una vera minaccia per l'umanità. Questo vale per lo sviluppo e l'applicazione di tutta l'energia nucleare.

Con l'obiettivo di approfondire la ricerca sull'energia nucleare in Francia nel 2007 è stata avviata la costruzione di un reattore termonucleare sperimentale di importanza internazionale.

Il progetto è stato fondato da un gruppo di diversi paesi, inclusa la Russia. Lo scopo principale della creazione di un tale progetto era quello di dimostrare il possibile uso commerciale dell'energia ottenuta dalla fusione termonucleare come fonte di energia elettrica. Non è stata ancora trovata una soluzione a questo problema.

Secondo i calcoli degli scienziati coinvolti nello studio dei processi termonucleari, la quantità di energia da essi ricevuta entro il 2100 non potrà superare la barra di 100 GW, che è un indicatore basso della risoluzione dei problemi dell'umanità associati alla generazione di elettricità . Ad esempio, possiamo prendere il fatto che le moderne centrali elettriche mondiali forniscono 4000 GW di elettricità.

L'unico modo per risolvere il problema dell'ottenimento dell'elettricità è il passaggio dell'umanità alle fonti di energia rinnovabile con l'uso parallelo di tecnologie che contribuiscono al risparmio di energia elettrica. Il vantaggio di tale transizione sarà la conservazione del clima del pianeta. Sono disponibili tutte le finanze necessarie per avviare questo processo.

Energia alternativa nella Russia moderna

Rispetto agli anni precedenti, l'energia alternativa in Russia si sta sviluppando più rapidamente, ma non è dominante. Oggi la maggior parte dell'energia del Paese viene prodotta utilizzando fonti tradizionali.

Centrali solari

Centrale solare negli Urali

Le regioni meridionali del paese, così come la Siberia occidentale, orientale e l'Estremo Oriente, hanno il potenziale per la produzione di elettricità solare. In Russia, promette di estrarre energia dal Sole, quindi i progetti in questa direzione ricevono il sostegno dello stato.

Centrali idroelettriche e di marea

La Russia sta utilizzando attivamente il potenziale idrico per generare elettricità: nel 2017 il Paese ha 15 centrali elettriche con una capacità di oltre 1000 megawatt e anche centinaia di stazioni con una capacità inferiore. L'energia generata da una centrale idroelettrica costa la metà di quella generata da una centrale termica.

Le stazioni di marea richiedono grandi finanze, quindi lo sviluppo di questa direzione nella Federazione Russa non si verifica. Secondo le previsioni degli scienziati, i TPP potrebbero costituire un quinto dell'elettricità prodotta in Russia.

turbine eoliche

È impossibile installare generatori con un asse di rotazione orizzontale in Russia a causa della bassa velocità del vento. Tuttavia, vengono spesso utilizzate strutture con un asse di rotazione verticale.

Centrale eolica nella regione di Ulyanovsk

Nel 2018, la capacità totale delle turbine eoliche in Russia ammontava a 134 megawatt. La più grande centrale elettrica nella regione di Ulyanovsk (capacità - 35 megawatt).

Stazioni geotermiche

Ci sono 5 centrali geotermiche in Russia, tre delle quali si trovano in Kamchatka. Secondo i dati del 2016, il GeoPP genera il 40% dell'elettricità consumata su questa penisola.

Applicazione di biocarburanti

La produzione di carburante è organizzata anche in Russia. Allo stesso tempo, è più redditizio per il Paese sviluppare biocarburanti solidi rispetto a quelli liquidi. Ora la produzione viene effettuata in uno stabilimento a Vladivostok.

centrale nucleare

La Russia sta producendo elettricità utilizzando l'energia nucleare e continua a svilupparsi in questa direzione.Si stanno costruendo nuove stazioni, si applicano nuovi metodi di estrazione. Secondo i dati del 2019, in Russia operano 10 centrali nucleari. La Federazione Russa è al secondo posto nel mondo in termini di capacità di generazione di energia utilizzando centrali nucleari; la Repubblica popolare cinese ha vinto il campionato in questo settore.

Energia eolica

I parchi eolici sono un modo promettente per generare energia, soprattutto nei luoghi in cui la direzione del vento è costante.

Il metodo per ottenere tale energia non inquina l'ambiente naturale. Tuttavia, c'è una dipendenza dall'incostanza delle direzioni e dalla forza del vento. Sebbene questa dipendenza possa essere parzialmente attenuata installando volani e una varietà di batterie.

Ma la costruzione, la manutenzione e la riparazione di parchi eolici non sono economici. Inoltre, il loro funzionamento è accompagnato da rumore, interferisce con uccelli e insetti e riflette le onde radio con parti rotanti.

Energia alternativa per i data center

I proprietari di data center sono sempre più interessati a fonti di elettricità alternative. L'unico modo per mantenere il tasso di crescita della capacità in questo caso è ridurre significativamente i costi di implementazione, manutenzione e raffreddamento dei data center. Ci sono diverse opzioni.

Ad esempio, il calore generato durante il funzionamento dei server può essere indirizzato al riscaldamento degli ambienti. Quindi, nel 2015, Yandex ha riscaldato un'intera città in Finlandia. Fornendo calore alla città, Yandex è stata in grado di rimborsare parte dei costi dell'elettricità.

Il raffreddamento dei data center è una delle voci di spesa più vorace per le aziende IT. In media, il raffreddamento rappresenta il 45% dei costi energetici.

Un modo originale per risparmiare sul raffreddamento delle apparecchiature è utilizzare il "freecooling". O, semplicemente, per raffreddare i server con l'aria della strada.Per la Russia, dove fuori fa freddo per la maggior parte dell'anno, questo è particolarmente vero.

Un altro modo per raffreddare l'aria nel data center, consentendoti di risparmiare sui costi energetici — metodo di raffreddamento adiabatico. In questo caso, l'acqua viene spruzzata per abbassare la temperatura. Quando evapora, prende calore e in un modo così semplice riduce la temperatura dell'aria.

In ogni caso, prima di sperimentare, è opportuno effettuare un audit energetico dettagliato. I suoi risultati permetteranno di analizzare lo stato dei consumi energetici e di individuare opportunità di risparmio delle risorse energetiche.

Perché abbiamo bisogno di fonti di energia alternative

Quando le fonti di energia esauribili (combustibili fossili) si esauriranno, l'umanità dovrà passare alle AES (fonti di energia alternative). A partire dal 2017, il 35% dell'elettricità generata in Russia è stata prodotta senza emissioni di carbonio, in centrali nucleari e idroelettriche.

L'utilizzo di fonti energetiche tradizionali è problematico per i seguenti motivi:

• Il TPP utilizza carburante che si esaurirà nel prossimo futuro. Secondo le peggiori stime, ciò avverrà tra 30 anni;
• Il costo dei combustibili fossili è in aumento, quindi il prezzo dell'elettricità è in aumento;
• I prodotti per la produzione di elettricità inquinano l'ambiente;
• Il calore generato dalle stazioni provoca il riscaldamento globale.

L'umanità ha una sola via: il passaggio all'AIE.

Energia flusso e riflusso

La conversione dell'energia delle maree in elettricità viene effettuata nelle centrali di marea in due modi:

1. Il primo metodo, secondo il principio della conversione dell'energia, è simile alla conversione dell'energia in una centrale idroelettrica mediante la rotazione di una turbina collegata ad un generatore elettrico;
2. Il secondo metodo utilizza l'energia del movimento dell'acqua; Questo metodo si basa sulla differenza di livello dell'acqua durante l'alta e la bassa marea.

I pro

• L'energia solare è una risorsa rinnovabile. Finché esiste il Sole, la sua energia raggiungerà la Terra.
• La produzione di energia solare non provoca inquinamento dell'acqua o dell'aria perché non vi è alcuna reazione chimica dalla combustione del carburante.
• L'energia solare può essere utilizzata in modo molto efficiente per scopi pratici come il riscaldamento e l'illuminazione.
• I vantaggi dell'energia solare sono spesso visti per il riscaldamento di piscine, resort e serbatoi d'acqua in tutto il mondo.

I contro

• L'energia solare non produce energia se il sole non splende. La notte e le giornate nuvolose limitano fortemente la quantità di energia prodotta.
• Le centrali solari possono essere molto costose da costruire.

Principali tipologie di energia rinnovabile

Energia del sole

L'energia solare è considerata la principale fonte di energia ecologica. Ad oggi, sono stati sviluppati e utilizzati metodi termodinamici e fotoelettrici per generare elettricità. Viene confermato il concetto di operabilità e prospettive delle nanoantenne. Il sole, essendo una fonte inesauribile di energia rispettosa dell'ambiente, può benissimo soddisfare i bisogni dell'umanità.

Energia eolica

L'energia eolica è stata utilizzata con successo dalle persone per molto tempo e dai mulini a vento. Gli scienziati stanno sviluppando nuovi parchi eolici e migliorando quelli esistenti. Ridurre i costi e aumentare l'efficienza dei mulini a vento. Sono di particolare rilevanza sulle coste e nelle zone con venti costanti.Convertendo l'energia cinetica delle masse d'aria in energia elettrica a basso costo, i parchi eolici stanno già dando un contributo significativo al sistema energetico dei singoli paesi.

energia geotermica

Le fonti di energia geotermica utilizzano una fonte inesauribile: il calore interno della Terra. Esistono diversi schemi di lavoro che non cambiano l'essenza del processo. Il vapore naturale viene ripulito dai gas e immesso in turbine che fanno ruotare i generatori elettrici. Installazioni simili operano in tutto il mondo. Le fonti geotermiche forniscono elettricità, riscaldano intere città e illuminano le strade. Ma la potenza della geotermia viene utilizzata molto poco e le tecnologie di produzione hanno una bassa efficienza.

Energia delle maree e delle onde

L'energia delle maree e delle onde è un metodo in rapido sviluppo per convertire l'energia potenziale del movimento delle masse d'acqua in energia elettrica. Con un alto tasso di conversione dell'energia, la tecnologia ha un grande potenziale. È vero, può essere utilizzato solo sulle coste degli oceani e dei mari.

energia da biomassa

Il processo di decomposizione della biomassa porta al rilascio di gas contenente metano. Purificato, viene utilizzato per generare elettricità, riscaldamento degli ambienti e altri bisogni domestici. Ci sono piccole imprese che soddisfano pienamente il loro fabbisogno energetico.

Energia della radiazione solare elettromagnetica

Può essere utilizzato per generare sia elettricità che calore.La conversione diretta della radiazione solare in energia elettrica avviene sia attraverso la conversione diretta dovuta al fenomeno dell'effetto fotoelettrico interno sui pannelli fotovoltaici, sia indirettamente mediante metodi termodinamici (ottenimento di vapore ad alta pressione).

centrale solare

Ricevuta energia termica da il solare viene prodotto assorbendo questa energia e riscaldando ulteriormente la superficie e il liquido di raffreddamento, sia tramite appositi collettori che utilizzando le tecniche dell'"architettura solare".

Set di impostazioni per la conversione dell'energia solare è solare centrale elettrica.

Professionisti

L'energia eolica non produce inquinamento che può inquinare l'ambiente. Poiché non si verificano processi chimici, come quando si bruciano combustibili fossili, non rimangono sottoprodotti nocivi.

• Poiché la generazione eolica è una fonte di energia rinnovabile, non la finiremo mai.
• L'agricoltura e il pascolo possono ancora svolgersi su terreni occupati da turbine eoliche, che potrebbero aiutare a produrre biocarburanti.
• I parchi eolici possono essere costruiti in mare aperto.

Il dispositivo e l'uso dei collettori solari

Un primitivo collettore solare è una lastra di metallo nero posta sotto un sottile strato di liquido trasparente. Come saprai dal corso di fisica della scuola, gli oggetti scuri si scaldano più di quelli chiari. Questo liquido si muove con l'aiuto di una pompa, raffredda la piastra e contemporaneamente si riscalda. Il circuito del liquido riscaldato può essere collocato in un serbatoio collegato fonte di acqua fredda. Riscaldando l'acqua nel serbatoio, il liquido proveniente dal collettore viene raffreddato.E poi torna. Pertanto, questo sistema energetico consente di ottenere una fonte costante di acqua calda e in inverno anche radiatori caldi.

Esistono tre tipi di collettori che differiscono per dispositivo

Ad oggi, ci sono 3 tipi di tali dispositivi:

• aria;
• tubolare;
• piatto.

Aria

I collettori d'aria sono costituiti da piastre di colore scuro.

I collettori d'aria sono piastre nere ricoperte di vetro o plastica trasparente. L'aria circola naturalmente o forzatamente attorno a queste piastre. L'aria calda viene utilizzata per riscaldare le stanze della casa o per asciugare i vestiti.

Il vantaggio è l'estrema semplicità del design e il basso costo. L'unico inconveniente è l'uso della circolazione dell'aria forzata. Ma puoi farne a meno.

Tubolare

Il vantaggio di un tale collettore è la semplicità e l'affidabilità.

I collettori tubolari sembrano diversi tubi di vetro allineati in fila, rivestiti all'interno con un materiale che assorbe la luce. Sono collegati a un collettore comune e il fluido circola attraverso di essi. Tali collettori hanno 2 modi per trasferire l'energia ricevuta: diretta e indiretta. Il primo metodo viene utilizzato in inverno. Il secondo è usato tutto l'anno. C'è una variazione che utilizza i tubi a vuoto: uno viene inserito nell'altro e viene creato un vuoto tra di loro.

Questo li isola dall'ambiente e trattiene meglio il calore risultante. I vantaggi sono semplicità e affidabilità. Gli svantaggi includono l'alto costo di installazione.

piatto

Per far funzionare i collettori in modo più efficiente, gli ingegneri hanno proposto l'uso di concentratori.

Il collettore piatto è il tipo più comune.Fu lui a servire da esempio per spiegare il principio di funzionamento di questi dispositivi. Il vantaggio di questa varietà è la semplicità e l'economicità rispetto ad altre. Lo svantaggio è una significativa perdita di calore rispetto ad altri sottotipi non soffrono.

Per migliorare i sistemi solari già esistenti, gli ingegneri hanno proposto di utilizzare una specie di specchi chiamati concentratori. Consentono di aumentare la temperatura dell'acqua dallo standard 120 a 200 C°. Questa sottospecie di collettori è chiamata concentrazione. Questa è una delle opzioni più costose per l'esecuzione, il che è senza dubbio uno svantaggio.

4° posto. Centrali delle maree e delle onde

Le centrali idroelettriche tradizionali funzionano secondo il seguente principio:

1. La pressione dell'acqua viene fornita alle turbine.
2. Le turbine iniziano a girare.
3. La rotazione viene trasmessa a generatori che generano elettricità.

La costruzione di una centrale idroelettrica è più costosa di una centrale termica ed è possibile solo in luoghi con grandi riserve di energia idrica. Ma il problema principale è il danno agli ecosistemi dovuto alla necessità di costruire dighe.

Le centrali di marea funzionano secondo un principio simile, ma utilizzano la potenza delle maree per generare energia.

I tipi di energia alternativa "Acqua" includono una direzione così interessante come l'energia delle onde. La sua essenza si riduce alla generazione di elettricità attraverso l'uso dell'energia delle onde oceaniche, che è molto superiore a quella delle maree. La centrale a onde più potente oggi è Pelamis P-750, che genera 2,25 MW di energia elettrica.

Oscillando sulle onde, questi enormi convettori ("serpenti") si piegano, a seguito dei quali i pistoni idraulici iniziano a muoversi all'interno.Pompano olio attraverso motori idraulici, che a loro volta sono generatori elettrici. L'energia elettrica risultante viene consegnata a riva attraverso un cavo che viene posato lungo il fondo. In futuro, il numero di convettori sarà moltiplicato e la stazione sarà in grado di generare fino a 21 MW.

Storia dell'uso dell'energia eolica

È impossibile dire esattamente quando è iniziato l'uso dell'energia eolica per risolvere i problemi economici di una persona. I mulini a vento sono conosciuti fin dai tempi dell'antico Egitto. Nell'antica Cina, i mulini a vento venivano usati per pompare l'acqua dalle risaie. L'uso di una vela per la navigazione è noto anche prima, dai tempi dell'antica Babilonia, e questa è solo una prova scritta.

L'Europa a quei tempi era un insieme di tribù selvagge. Con l'avvento dei segni di civiltà, qui sono comparsi anche i mulini a vento, i velieri. Ma per un lungo periodo l'uso del vento finì lì. Fonte troppo instabile e imprevedibile, era impossibile contare su di essa senza avere un ripiego.

Con lo sviluppo della produzione sono apparse le prime pompe per il sollevamento dell'acqua dai pozzi. Allo stesso tempo, iniziò l'uso dei mulini a vento come guida per loro. Tali dispositivi funzionano ancora oggi, sono semplici, affidabili e poco impegnativi in ​​funzione.

I generatori eolici iniziarono ad apparire con l'avvento dei dispositivi per convertire il movimento rotatorio in elettricità: i generatori. Le turbine eoliche si sono sviluppate rapidamente nel 20° secolo, anche se la guerra ha fermato molti progetti in Europa.

Oggi i leader nell'uso degli impianti eolici sono gli Stati Uniti e la Cina. Un gran numero di stazioni sono disponibili in Europa, sono concentrate sulla costa occidentale.Soprattutto in Danimarca, il che è abbastanza comprensibile: non ci sono altre fonti in questo paese.

L'elevata efficienza degli HPP, l'assenza di venti forti e stabili nella maggior parte delle aree hanno ridotto l'interesse per l'energia eolica. Inoltre, le apparecchiature esistenti in quel momento non avevano un'elevata produttività, non consentivano di produrre energia sufficiente. Il problema è stato risolto utilizzando generatori a benzina o diesel, più affidabili e pronti a produrre il risultato desiderato al momento giusto.

Oggi, l'interesse per l'energia eolica è cresciuto in modo significativo. Sono apparsi nuovi sviluppi più efficienti in grado di fornire un numero sufficiente di consumatori. Inoltre, ci sono potenti magneti al neodimio che consentono di produrre autonomamente generatori con la capacità di lavorare a una bassa velocità di rotazione, che ha cambiato radicalmente la situazione e suscitato grande interesse tra i progettisti.