Alternatif Enerji Kaynakları: Teknolojiye Genel Bakış

giriiş

Tüm modern dünya ekonomisi, dinozorlar zamanında biriken servete bağlıdır: petrol, gaz, kömür ve diğer fosil yakıtlar. Metroya binmekten mutfakta su ısıtıcısını ısıtmaya kadar hayatımızdaki çoğu faaliyet, nihayetinde bu tarih öncesi mirasın yakılmasını gerektiriyor. Temel sorun, bu hazır enerji kaynaklarının yenilenebilir olmamasıdır. Er ya da geç, insanlık dünyanın bağırsaklarından tüm petrolü pompalayacak, tüm gazı yakacak ve tüm kömürü çıkaracak. O zaman çaydanlıkları ısıtmak için ne kullanacağız?

Ayrıca yakıtın yanmasının olumsuz çevresel etkisini de unutmamalıyız. Atmosferdeki sera gazlarının içeriğindeki bir artış, gezegen genelinde ortalama sıcaklıkta bir artışa yol açar. Yakıt yanma ürünleri havayı kirlet. Büyük şehirlerin sakinleri bunu özellikle iyi hissediyor.

Bu gelecek bizimle gelmese bile hepimiz geleceği düşünüyoruz. Küresel topluluk uzun zamandır fosil yakıtların sınırlarını kabul ediyor. Ve kullanımlarının çevre üzerindeki olumsuz etkisi. Önde gelen devletler halihazırda çevre dostu ve yenilenebilir enerji kaynaklarına kademeli geçiş için programlar uygulamaktadır.

Tüm dünyada, insanlık fosil yakıtların yerini alacak yenilerini arıyor ve yavaş yavaş tanıtıyor. Güneş, rüzgar, gelgit, jeotermal ve hidroelektrik santralleri uzun süredir dünyanın her yerinde faaliyet göstermektedir. Öyle görünüyor ki, insanlığın tüm ihtiyaçlarını onların yardımı ile sağlamaktan bizi alıkoyan nedir?

Aslında alternatif enerjinin birçok sorunu var. Örneğin, enerji kaynaklarının coğrafi dağılımı sorunu.Rüzgar çiftlikleri sadece kuvvetli rüzgarların sıklıkla estiği bölgelerde, güneş enerjisi - minimum sayıda bulutlu günlerin olduğu yerlerde, hidroelektrik santralleri - büyük nehirlerde inşa edilir. Petrol de elbette her yerde bulunmaz, ancak teslim edilmesi daha kolaydır.

Alternatif enerjinin ikinci sorunu istikrarsızlıktır. Rüzgar çiftliklerinde üretim, hızı sürekli değiştiren veya tamamen durduran rüzgara bağlıdır. Güneş enerjisi santralleri bulutlu havalarda iyi çalışmazlar ve geceleri hiç çalışmazlar.

Ne rüzgar ne de güneş enerji tüketicilerinin ihtiyaçlarını dikkate almaz. Aynı zamanda, bir termik veya nükleer santralin enerji çıkışı sabittir ve kolaylıkla düzenlenebilir. Bu sorunun çözümü ancak üretimin düşük olması durumunda rezerv oluşturacak devasa enerji depolama tesislerinin inşası olabilir. Ancak bu, tüm sistemin maliyetini büyük ölçüde artırır.

Bunlar ve daha birçok zorluk nedeniyle dünyada alternatif enerjinin gelişimi yavaşlamaktadır. Fosil yakıtları yakmak hala daha kolay ve daha ucuz.

Ancak, küresel ekonomi ölçeğinde alternatif enerji kaynakları fazla fayda sağlamıyorsa, o zaman bireysel bir ev çerçevesinde çok çekici olabilirler. Halihazırda birçok kişi elektrik, ısı ve gaz tarifelerindeki sürekli artışı hissediyor. Her yıl, enerji şirketleri sıradan insanların cebine daha çok giriyor.

Uluslararası girişim fonu I2BF'den uzmanlar, yenilenebilir enerji piyasasına ilişkin ilk genel bakışı sundu. Tahminlerine göre 5-10 yıl içinde alternatif enerji teknolojileri daha rekabetçi hale gelecek ve yaygınlaşacak. Halihazırda, alternatif ve geleneksel enerjinin maliyetindeki boşluk hızla daralıyor.

Enerji maliyeti, alternatif bir enerji üreticisinin proje ömrü boyunca yaptığı sermaye harcamalarını telafi etmek ve yatırılan sermaye üzerinden %10'luk bir getiri sağlamak için almak istediği fiyatı ifade eder. Bu fiyat, çoğu ağır kaldıraçlı olduğundan, borç finansmanının maliyetini de içerecektir.

Verilen grafik, 2011'in II çeyreğinde çeşitli alternatif ve geleneksel enerji türlerinin değerlendirmesini göstermektedir (Şekil 1).

Pirinç. bir.	Çeşitli alternatif ve geleneksel enerji türlerinin değerlendirilmesi

Yukarıdaki rakamlara göre, jeotermal enerjinin yanı sıra çöp ve çöp gazı yakılarak üretilen enerji, tüm alternatif enerji türleri arasında en düşük maliyete sahiptir. Aslında, geleneksel enerji ile zaten doğrudan rekabet edebiliyorlar, ancak onları sınırlayan faktör, bu projelerin uygulanabileceği sınırlı sayıda yer.

Enerji mühendislerinin kaprislerinden kurtulmak isteyenler, alternatif enerjinin geliştirilmesine katkıda bulunmak isteyenler, sadece enerjiden biraz tasarruf etmek isteyenler için bu kitap yazıldı.

kitaptan V. Germanovich, A. Turilin “Alternatif enerji kaynakları. Rüzgar, güneş, su, toprak, biyokütle enerjisinin kullanımına yönelik pratik tasarımlar.

Buradan okumaya devam edin

Alternatif enerji kaynakları için bir gelecek var mı?

Alternatif yenilenebilir enerji kaynakları oldukça ilginç ve umut verici bir yön. Örneğin, havadan su elde etmek için birkaç etkili yöntem vardır. Doğru, burada bir jeneratör kullanmak gerekiyor.Bu sorunları çözmek ve yöntemleri geliştirmek için yeni yaklaşımlar bulunup bulunmayacağını zaman gösterecek.

Kaynakları akıllıca kullanmanın mümkün olup olmayacağı büyük bir sorudur.

Bu videoyu YouTube'da izleyin

Önceki Mühendislik️ Ev için 220 V voltaj rölesi: ev aletlerinin korunmasının nasıl düzgün bir şekilde organize edileceği
Sonraki Mühendislik Veri göndermem gerekiyor mu su sayaçları ile 2019'da: Peki zamanında yapmazsanız ne olur?

Alternatif enerji kaynakları türleri.

Rüzgarın, güneşin, suyun, biyoyakıtların, Dünya'nın ısısının enerjisi nispeten tükenmez ve yenilenebilir. Doğal kaynakları korudukları için alternatif enerji kaynaklarının faydaları yadsınamaz. Ayrıca, çevresel güvenlik gereksinimleriyle çok daha tutarlıdırlar.

Rüzgar enerjisi.

Rüzgar enerjisi kullanmanın prensibi, kinetik enerjiyi elektriksel, termal, mekanik enerjiye dönüştürmektir. Rüzgar jeneratörleri elektrik enerjisi üretmek için kullanılır. Farklı teknik parametrelere, boyutlara, tasarımlara, yatay veya dikey dönüş eksenine sahip olabilirler. Yelkenler, deniz taşımacılığında rüzgar enerjisi kullanımının klasik bir örneğidir ve bir yel değirmeni, mekanik enerjiye dönüşümdür.

Kanatların çapı ve konumlarının yüksekliği rüzgar jeneratörünün gücünü belirler. 3 m/s rüzgar şiddetinde jeneratör akım üretmeye başlar ve maksimum değerine 15 m/s'de ulaşır. 25 m/s'nin üzerindeki rüzgar kuvveti kritiktir - jeneratör kapatılmıştır.

Güneş enerjisi Güneş'in bir armağanıdır.

Alternatif bir enerji kaynağı olarak güneş enerjisi, Güneş'in gezegenimizdeki yaşam verme misyonunun doğal bir devamıdır. Ancak insanlık onu doğrudan kullanmayı öğrenmedi.Günümüzde güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için güneş panelleri, termal enerji için de güneş kollektörleri kullanılmaktadır. Ayrıca bazı durumlarda iki türün bir arada kullanılması da söz konusudur.

Güneş teknolojisi, yüzeyin güneş ışınlarıyla ısıtılmasından ve sıcak su temini, ısıtma veya buhar jeneratörlerinde kullanım için ısıtılmış suyun kullanılmasından oluşur. Güneş enerjisini termal enerjiye dönüştürmek için güneş kollektörleri kullanılır. Onların ortak güç bağlıdır bir güneş enerjisi veya termik istasyon sistemine dahil olan bireysel cihazların sayısı ve gücü.

Güneş panelleri ikiye ayrılır:

• silikon
• film

Silikon kristalleri kullanan piller şu anda en çok talep görmektedir ve film piller en uygunudur. Silikon paneller, özel bir ev için en iyi seçeneklerden biridir.

Hidroelektrik santral - su gücünün kullanımı.

Hidroelektrik santrallerde türbinlerin çalışma prensibi, su kuvvetinin elektrik üreten bir hidrotürbin kanatları üzerindeki etkisidir. Bazen sadece bu hidroelektrik santraller, güçlü barajların kullanılmadığı ve doğal su akışının etkisi altında akım üretiminin gerçekleştiği alternatif enerji türleri olarak sınıflandırılır. Bunun nedeni, güçlü hidroelektrik santrallerinin doğal nehir manzaraları, sığlaşmaları ve yıkıcı taşkınları üzerindeki önemli olumsuz etkisidir.

Çevreciler, deniz ve okyanus gelgitlerinin doğal enerjisinin kullanılmasına itiraz etmezler. Bu durumda kinetik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi özel gelgit istasyonlarında gerçekleşir.

Jeotermal enerji, Dünya'nın ısısıdır.

Dünyanın yüzeyi, örneğin Kamçatka'da olduğu gibi, yalnızca sıcak sismik kaynakların püskürtüldüğü yerlerde değil, aynı zamanda gezegenin hemen hemen tüm bölgelerinde ısı yayar. Dünyanın ısısını çıkarmak için özel ısı pompaları kullanılır ve daha sonra elektrik enerjisine dönüştürülür veya ısı olarak kullanılır. Tesislerin çalışma prensibi termodinamik yasalarına ve sıvıların ve gazların, özellikle freonun davranışının fiziksel yasalarına dayanır.

Pompanın tasarım tipi, toprak-hava veya toprak-su gibi birincil enerji kaynağını belirler.

Biyoyakıt.

Biyoyakıt elde etme ilkesi, organik ürünlerin özel tesisler kullanılarak işlenmesine dayanmaktadır. İşleme sırasında termal veya elektrik enerjisi üretilir. Biyoyakıtlar sıvı, katı veya gaz olabilir. Katı, örneğin yakıt briketlerini, sıvı - biyoetanol, gazlı - biyogazı içerir. Çeşitleri, çöplüklerde oluşan çöp gazı içerir. Eski çöplüklerden biyogazın kullanılması, atık geri dönüşüm sorunlarının çözülmesine yardımcı olur.

Alternatif enerji kaynağı: nedir ve neden gereklidir?

Bugüne kadar enerji, elektrik üretmenin iyi geliştirilmiş ve kanıtlanmış yollarına dayanmaktadır. Bunlar iyi bilinen nükleer, elektrik ve hidroelektrik santralleridir. Hepsi, gezegenimizin er ya da geç tükenecek olan kaynaklarının kullanımı ile çalışır veya onarılamaz zararlara neden olabilecek reaksiyonlar içerir.

2017 yılında bu kaynakların kullanım yüzdesi şu şekilde dağıtılmıştır:

• %39.3 - kömür;
• %22.9 - doğal gaz;
• %16 - su;
• %10,6 - nükleer enerji;
• %4.1 - yağ.

Bugün, bu umut verici alan, çevreleyen dünyada aşağıdakileri yapabilen maddeleri ve süreçleri araştırıyor:

• kaynağınızı yenileyin (yani tükenmez olun);
• kalite açısından geleneksel olanlar için tam bir ikame temsil eder;
• ekonomik olun;
• çevreye zarar vermeyin.

Geleneksel enerji kaynaklarının nesi var?

Kömür, petrol ve gaz, insanlığın ihtiyaç duyduğu enerjinin üretiminde henüz tam olarak yerini bulabilmiş değil. Ancak stokları sınırlıdır ve geri alınamaz.

Örneğin, Dünyamız petrol ve gaz yaratmak için 350 milyon yıl harcadı ve biz onların kaynaklarını çok daha hızlı tükettik.

2010 yılında gezegendeki enerjinin yaklaşık %90'ı, bitkisel veya hayvansal hammaddelerden elde edilen fosil ve biyoyakıtların yakılmasıyla üretildi. Ve 2040 yılına kadar bu üretimin payı %80'in altına düşmeyecek. Aynı zamanda, enerji tüketimi artıyor: 40. yıla kadar -% 56.

2012'de bilim adamları, gezegendeki tüm gaz arzının 2052'ye kadar sona ereceğini ve petrolün 2060'a kadar biraz daha uzun süreceğini belirtti. Yani bir petrol tankeri veya doğalgaz boru hattının işe yaramayacağı, ormanların kesileceği zamanları çocuklarımız şimdiden yakalayabilir.

Yanma ürünleri ve nükleer enerji üretimi ile ilişkili atmosfere zararlı emisyonlar, ozon tabakasını incelticiler ve küresel ısınma iletkenleridir.

Bu nedenle, politikacılar ve petrol üreticileri onu nasıl görmezden gelirse gelsin, tüm modern uygarlık küresel bir soruyla karşı karşıyadır - çevreyi korurken geleneksel enerji kaynaklarının yerini hangi enerji kaynağı alacak.

Termik güç endüstrisi

Rusya'da en yaygın enerji sektörü. Ülkedeki termik santraller, hammadde olarak kömür, gaz, petrol ürünleri, şeyl yatakları ve turba kullanarak 1.000 MW'tan fazla üretim yapıyor.Üretilen birincil enerji daha sonra elektriğe dönüştürülür. Teknolojik olarak, bu tür istasyonların popülerliklerini belirleyen birçok avantajı vardır. Bunlar, çalışma koşullarına iddiasız ve iş akışının teknik organizasyon kolaylığını içerir.

Yoğuşmalı tesisler şeklinde termik santraller ve kombine ısı ve enerji santralleri doğrudan tüketilebilir kaynağın çıkarıldığı veya tüketicinin bulunduğu alanlara kurulabilir. Mevsimsel dalgalanmaların istasyonların stabilitesini etkilememesi bu tür enerji kaynaklarını güvenilir kılmaktadır. Ancak termik santrallerin, tükenebilir yakıt kaynaklarının kullanımı, çevre kirliliği, büyük miktarda işgücü kaynağına bağlanma ihtiyacı vb. gibi dezavantajları da vardır.

Ne seçilir: yenilenebilir enerji kaynakları mı yoksa nükleer enerji mi?

Tarihsel olarak, nükleer, kömür ve hidroelektrik büyük enerji kaynakları olmuştur.

Bu nedenle, dünyanın birçok ülkesinin yenilenebilir enerji sektörünün gelişimiyle yakından ilgilendiğini dikkate almadan, Rusya Federasyonu liderliği, 2020'nin başına kadar yenilenebilir enerjiden enerjinin sadece %4,5'ini almayı planlamış, bunu gerçekleştirmiştir. hidrokarbon rezervlerinin sınırsız olmadığını

Rus hükümeti, plütonyum ve füzyon enerjisinden uzun vadeli enerji üretimine güveniyor; bu tür enerji kaynakları tam olarak araştırılmamıştır ve insanlık için gerçek bir tehdit oluşturmaktadır. Bu, tüm nükleer enerjinin geliştirilmesi ve uygulanması için geçerlidir.

2007 yılında Fransa'da nükleer enerji konusunda daha fazla araştırma yapmak amacıyla uluslararası öneme sahip deneysel bir termonükleer reaktörün inşasına başlandı.

Proje, Rusya da dahil olmak üzere birkaç ülkeden oluşan bir grup tarafından kuruldu.Böyle bir proje yaratmanın temel amacı, termonükleer füzyondan elde edilen enerjinin bir elektrik enerjisi kaynağı olarak olası ticari kullanımını kanıtlamaktı. Bu soruna henüz bir çözüm bulunamadı.

Termonükleer süreçlerin çalışmasına katılan bilim adamlarının hesaplamalarına göre, onlardan 2100 yılına kadar alınan enerji miktarı, insanlığın elektrik üretimi ile ilgili sorunlarını çözmenin düşük bir göstergesi olan 100 GW'lık çubuğu aşamayacak. . Örnek olarak modern dünya santrallerinin 4000 GW elektrik sağladığı gerçeğini alabiliriz.

Elektrik elde etme sorununu çözmenin tek yolu, elektrik tasarrufuna katkıda bulunan teknolojilerin paralel kullanımı ile insanlığın yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişidir. Böyle bir geçişin avantajı, gezegenin ikliminin korunması olacaktır. Bu süreci başlatmak için gerekli tüm finansman mevcuttur.

Modern Rusya'da alternatif enerji

Rusya'da alternatif enerji önceki yıllara göre daha hızlı gelişiyor ama baskın değil. Bugün ülkedeki enerjinin çoğu geleneksel kaynaklar kullanılarak üretiliyor.

Güneş enerjisi santralleri

Urallarda güneş enerjisi santrali

Ülkenin güney bölgelerinin yanı sıra Batı, Doğu Sibirya ve Uzak Doğu da güneş enerjisi üretimi potansiyeline sahiptir. Rusya'da Güneş'ten enerji elde etmeyi vaat ediyor, bu nedenle bu yöndeki projeler devlet desteği alıyor.

Hidro ve gelgit santralleri

Rusya, elektrik üretmek için su potansiyelini aktif olarak kullanıyor: 2017 itibariyle ülkede 1000 megavattan fazla kapasiteye sahip 15 santral ve ayrıca daha düşük kapasiteli yüzlerce istasyon bulunuyor. Bir hidroelektrik santral tarafından üretilen enerji, bir termik santral tarafından üretilenin yarısı kadar maliyetlidir.

Gelgit istasyonları büyük finansman gerektirir, bu nedenle Rusya Federasyonu'nda bu yönün gelişimi gerçekleşmez. Bilim adamlarının tahminlerine göre, TPP'ler Rusya'da üretilen elektriğin beşte birini oluşturabilir.

rüzgar türbinleri

Düşük rüzgar hızı nedeniyle Rusya'da yatay dönme eksenine sahip jeneratörler kurmak mümkün değildir. Bununla birlikte, genellikle dikey bir dönme eksenine sahip yapılar kullanılır.

Ulyanovsk bölgesindeki rüzgar enerjisi santrali

2018 itibariyle, Rusya'daki rüzgar türbinlerinin toplam kapasitesi 134 megawatt'a ulaştı. Ulyanovsk bölgesindeki en büyük santral (kapasite - 35 megavat).

jeotermal istasyonları

Rusya'da üçü Kamçatka'da olmak üzere 5 jeotermal enerji santrali bulunmaktadır. 2016 verilerine göre GeoPP, bu yarımadada tüketilen elektriğin %40'ını üretiyor.

Biyoyakıt uygulaması

Rusya'da yakıt üretimi de organize edilmektedir. Aynı zamanda, ülkenin katı biyoyakıtlar geliştirmesi sıvı olanlardan daha karlı. Şimdi üretim Vladivostok'taki bir fabrikada gerçekleştiriliyor.

nükleer güç istasyonu

Rusya nükleer enerji kullanarak elektrik üretiyor ve bu yönde gelişmeye devam ediyor. Yeni istasyonlar yapılıyor, yeni çıkarma yöntemleri uygulanıyor. 2019 verilerine göre Rusya'da 10 nükleer santral faaliyet gösteriyor. Rusya Federasyonu, nükleer santrallerle elektrik üretim kapasitesi açısından dünyada ikinci sırada yer alırken, Çin Halk Cumhuriyeti bu sektörde şampiyonluğu kazandı.

Rüzgar enerjisi

Rüzgar çiftlikleri, özellikle rüzgarın yönünün sabit olduğu yerlerde enerji üretmenin umut verici bir yoludur.

Bu tür enerjiyi elde etme yöntemi, doğal çevreyi kirletmez. Bununla birlikte, rüzgarın yönlerinin ve gücünün tutarsızlığına bir bağımlılık vardır. Bu bağımlılık, volanlar ve çeşitli piller takılarak kısmen düzeltilebilir.

Ancak rüzgar çiftliklerinin yapımı, bakımı ve onarımı ucuz değildir. Ek olarak, çalışmalarına gürültü eşlik eder, kuşlara ve böceklere müdahale eder ve dönen parçalarla radyo dalgalarını yansıtır.

Veri merkezleri için alternatif enerji

Veri merkezi sahipleri, alternatif elektrik kaynaklarıyla giderek daha fazla ilgileniyor. Buradaki kapasite artış oranını korumanın tek yolu, veri merkezlerinin kurulum, bakım ve soğutma maliyetlerini önemli ölçüde azaltmaktır. Birkaç seçenek var.

Örneğin sunucuların çalışması sırasında oluşan ısı alan ısıtmaya yönlendirilebilir. Böylece, 2015 yılında Yandex Finlandiya'da bütün bir şehri ısıttı. Yandex, şehre ısı sağlayarak elektrik maliyetlerinin bir kısmını geri ödeyebildi.

Veri merkezlerini soğutmak, BT şirketleri için en doymak bilmez gider kalemlerinden biridir. Ortalama olarak, soğutma, enerji maliyetlerinin %45'ini oluşturur.

Ekipman soğutmasından tasarruf etmenin orijinal bir yolu "freecooling" kullanmaktır. Ya da basitçe söylemek gerekirse, sunucuları sokaktan gelen havayla soğutmak. Yılın çoğunda dışarısı soğuk olan Rusya için bu özellikle doğrudur.

Veri merkezindeki havayı soğutmanın başka bir yolu, tasarruf etmenizi sağlar enerji maliyetleri hakkında - adyabatik soğutma yöntemi. Bu durumda, sıcaklığı düşürmek için su püskürtülür. Buharlaşırken ısı alır ve bu kadar basit bir şekilde havanın sıcaklığını düşürür.

Her durumda, denemeden önce ayrıntılı bir enerji denetimi yapılması tavsiye edilir. Sonuçları, enerji tüketiminin durumunu analiz etmeyi ve enerji kaynaklarından tasarruf etme fırsatlarını belirlemeyi sağlayacaktır.

Neden alternatif enerji kaynaklarına ihtiyacımız var?

Tükenebilir enerji kaynakları (fosil yakıtlar) tükendiğinde, insanlık AES'e (alternatif enerji kaynakları) geçmek zorunda kalacaktır. 2017 itibariyle, Rusya'da üretilen elektriğin %35'i karbonsuz olarak nükleer santrallerde ve hidroelektrik santrallerinde üretildi.

Geleneksel enerji kaynaklarını kullanmak aşağıdaki nedenlerden dolayı sorunludur:

• TPP, yakın gelecekte tükenecek olan yakıtı kullanır. En kötü tahminlere göre bu 30 yıl içinde olacak;
• Fosil yakıtların maliyeti artıyor, dolayısıyla elektriğin fiyatı artıyor;
• Elektrik üretim ürünleri çevreyi kirletir;
• İstasyonların ürettiği ısı küresel ısınmaya neden oluyor.

İnsanlığın tek bir yolu var - AIE'ye geçiş.

Ebb ve akış enerjisi

Gelgit enerjisinin elektriğe dönüştürülmesi gelgit santrallerinde iki şekilde gerçekleştirilir:

1. Enerji dönüşümü ilkesine göre birinci yöntem, bir elektrik jeneratörüne bağlı bir türbini döndürerek bir hidroelektrik santralindeki enerjinin dönüştürülmesine benzer;
2. İkinci yöntem, su hareketinin enerjisini kullanır; Bu yöntem, yüksek ve düşük gelgitler sırasında su seviyesindeki farka dayanmaktadır.

Profesyoneller

• Güneş enerjisi yenilenebilir bir kaynaktır. Güneş var olduğu sürece, enerjisi Dünya'ya ulaşacaktır.
• Güneş enerjisi üretimi, yakıtın yakılmasından kaynaklanan herhangi bir kimyasal reaksiyon olmadığından su veya hava kirliliğine neden olmaz.
• Güneş enerjisi, ısıtma ve aydınlatma gibi pratik amaçlar için çok verimli bir şekilde kullanılabilir.
• Güneş enerjisinin faydaları, dünya çapında yüzme havuzlarını, tatil köylerini ve su depolarını ısıtmak için sıklıkla görülmektedir.

Eksiler

• Güneş parlamıyorsa güneş enerjisi enerji üretmez. Gece ve bulutlu günler, üretilen enerji miktarını ciddi şekilde sınırlar.
• Güneş enerjisi santralleri inşa etmek çok pahalı olabilir.

Başlıca yenilenebilir enerji türleri

güneş enerjisi

Güneş enerjisi, önde gelen ve çevre dostu enerji kaynağı olarak kabul edilir. Bugüne kadar, elektrik üretmek için termodinamik ve fotoelektrik yöntemler geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Nanoantenlerin çalışabilirliği ve beklentileri onaylandı. Tükenmez bir çevre dostu enerji kaynağı olan güneş, insanlığın ihtiyaçlarını pekala karşılayabilir.

Rüzgar enerjisi

Rüzgar enerjisi uzun zamandır insanlar tarafından ve yel değirmenleri tarafından başarıyla kullanılmaktadır. Bilim adamları yeni geliştiriyor ve mevcut rüzgar çiftliklerini iyileştiriyor. Maliyetleri azaltmak ve yel değirmenlerinin verimliliğini artırmak. Kıyılarda ve sürekli rüzgarlı bölgelerde özellikle önemlidirler. Rüzgar çiftlikleri, hava kütlelerinin kinetik enerjisini ucuz elektrik enerjisine dönüştürerek, tek tek ülkelerin enerji sistemine zaten önemli bir katkı sağlıyor.

jeotermal enerji

Jeotermal enerji kaynakları tükenmez bir kaynak kullanır - Dünya'nın iç ısısı. Sürecin özünü değiştirmeyen birkaç çalışma planı vardır. Doğal buhar gazlardan arındırılır ve elektrik jeneratörlerini döndüren türbinlere beslenir. Benzer tesisler dünyanın her yerinde çalışır. Jeotermal kaynaklar elektrik sağlar, tüm şehirleri ısıtır ve sokakları aydınlatır. Ancak jeotermal enerjinin gücü çok az kullanılmaktadır ve üretim teknolojileri düşük verimliliğe sahiptir.

Gelgit ve dalga enerjisi

Gelgit ve dalga enerjisi, su kütlelerinin hareketinin potansiyel enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için hızla gelişen bir yöntemdir. Yüksek enerji dönüşüm oranı ile teknoloji büyük bir potansiyele sahiptir. Doğru, sadece okyanusların ve denizlerin kıyılarında kullanılabilir.

biyokütle enerjisi

Biyokütle ayrışma süreci, metan içeren gazın salınmasına yol açar. Arıtılmış, elektrik, alan ısıtma ve diğer ev ihtiyaçlarını üretmek için kullanılır. Enerji ihtiyaçlarını tam olarak karşılayan küçük işletmeler var.

Elektromanyetik güneş radyasyonunun enerjisi

Hem elektrik hem de ısı üretmek için kullanılabilir. Güneş radyasyonunun elektrik enerjisine doğrudan dönüştürülmesi, hem fotovoltaik paneller üzerindeki dahili fotoelektrik etki olgusu nedeniyle doğrudan dönüşüm yoluyla hem de dolaylı olarak termodinamik yöntemler (yüksek basınçlı buhar elde etme) kullanılarak gerçekleştirilir.

Güneş enerjili elektrik santrali

Fiş termal enerji güneş, bu enerjiyi emerek ve yüzeyi ve soğutucuyu daha da ısıtarak hem özel kollektörler hem de "güneş mimarisi" teknikleri kullanılarak üretilir.

için ayarlar kümesi güneş enerjisinin dönüşümü güneştir enerji santrali.

Artıları

Rüzgar enerjisi çevreyi kirletebilecek kirlilik üretmez. Fosil yakıtların yakılmasında olduğu gibi hiçbir kimyasal işlem yapılmadığı için geriye hiçbir zararlı yan ürün kalmaz.

• Rüzgar üretimi yenilenebilir bir enerji kaynağı olduğu için onu asla bitiremeyeceğiz.
• Biyoyakıt üretimine yardımcı olabilecek rüzgar türbinlerinin işgal ettiği arazilerde tarım ve otlatma hala gerçekleşebilir.
• Rüzgar çiftlikleri açık denizde kurulabilir.

Güneş kollektörlerinin cihazı ve kullanımı

İlkel bir güneş kollektörü, ince bir şeffaf sıvı tabakasının altına yerleştirilmiş siyah metal bir levhadır. Okulun fizik dersinden de bildiğiniz gibi, karanlık nesneler açık renkli olanlardan daha fazla ısınır. Bu sıvı bir pompa yardımıyla hareket eder, plakayı soğutur ve aynı zamanda kendisini ısıtır. Isıtılmış sıvı devresi, bağlı bir tanka yerleştirilebilir. soğuk su kaynağı. Tanktaki su ısıtılarak kollektörden gelen sıvı soğutulur. Ve sonra geri geliyor. Böylece, bu enerji sistemi, sürekli bir sıcak su kaynağı ve kışın da sıcak radyatörler elde etmenizi sağlar.

Cihazda farklılık gösteren üç tür toplayıcı vardır.

Bugüne kadar, bu tür cihazların 3 türü vardır:

• hava;
• tübüler;
• düz.

Hava

Hava kollektörleri koyu renkli plakalardan oluşmaktadır.

Hava toplayıcılar, cam veya şeffaf plastikle kaplanmış siyah plakalardır. Hava, bu plakaların etrafında doğal olarak veya zorla dolaşır. Sıcak hava, evdeki odaları ısıtmak veya çamaşırları kurutmak için kullanılır.

Avantaj, tasarımın aşırı basitliği ve düşük maliyetidir. Tek dezavantajı, cebri hava sirkülasyonu kullanılmasıdır. Ama onsuz yapabilirsiniz.

boru şeklinde

Böyle bir toplayıcının avantajı basitlik ve güvenilirliktir.

Boru şeklindeki toplayıcılar, iç kısımları ışık emici bir malzemeyle kaplanmış, arka arkaya dizilmiş birkaç cam tüpe benziyor.Ortak bir kollektöre bağlıdırlar ve sıvı içlerinden dolaşır. Bu tür toplayıcıların alınan enerjiyi aktarmanın 2 yolu vardır: doğrudan ve dolaylı. İlk yöntem kışın kullanılır. İkincisi tüm yıl boyunca kullanılır. Vakum tüplerinin kullanıldığı bir varyasyon vardır: biri diğerine sokulur ve aralarında bir vakum oluşturulur.

Bu onları ortamdan izole eder ve ortaya çıkan ısıyı daha iyi tutar. Avantajları basitlik ve güvenilirliktir. Dezavantajları, yüksek kurulum maliyetini içerir.

düz

Toplayıcıların daha verimli çalışmasını sağlamak için mühendisler yoğunlaştırıcıların kullanılmasını önerdiler.

Düz plaka toplayıcı en yaygın tiptir. Bu cihazların çalışma prensibini açıklamak için örnek teşkil eden oydu. Bu çeşitliliğin avantajı, diğerlerine kıyasla basitlik ve ucuzluktur. Dezavantajı, diğer alt tiplerden daha fazla ısı kaybı yaşamamasıdır.

Halihazırda var olan güneş sistemlerini iyileştirmek için mühendisler, yoğunlaştırıcı adı verilen bir tür ayna kullanmayı önerdiler. Su sıcaklığını standart 120'den 200 C°'ye yükseltmenizi sağlarlar. Koleksiyonerlerin bu alt türüne konsantrasyon denir. Bu, şüphesiz bir dezavantaj olan yürütme için en pahalı seçeneklerden biridir.

4. sıra. Gelgit ve dalga santralleri

Geleneksel hidroelektrik santralleri aşağıdaki prensibe göre çalışır:

1. Su basıncı türbinlere verilir.
2. Türbinler dönmeye başlar.
3. Rotasyon, elektrik üreten jeneratörlere iletilir.

Bir hidroelektrik santralinin inşası, bir termik santralden daha pahalıdır ve yalnızca büyük su enerjisi rezervlerine sahip yerlerde mümkündür. Ancak asıl sorun, baraj inşa etme ihtiyacı nedeniyle ekosistemlerin zarar görmesidir.

Gelgit enerji santralleri benzer bir prensipte çalışır, ancak enerji üretmek için gelgitlerin gücünü kullanır.

"Su" alternatif enerji türleri, dalga enerjisi gibi ilginç bir yön içerir. Özü, gelgitten çok daha yüksek olan okyanus dalgası enerjisinin kullanımıyla elektrik üretimine kadar kaynar. Bugün en güçlü dalga santrali, 2,25 MW elektrik enerjisi üreten Pelamis P-750'dir.

Dalgalar üzerinde sallanan bu devasa konvektörler ("yılanlar") bükülür ve bunun sonucunda hidrolik pistonlar içeri doğru hareket etmeye başlar. Hidrolik motorlar aracılığıyla yağ pompalarlar ve bu da elektrik jeneratörlerini döndürür. Ortaya çıkan elektrik, dip boyunca uzanan bir kablo ile kıyıya iletilir. Gelecekte konvektör sayısı katlanarak istasyon 21 MW'a kadar üretim yapabilecek.

Rüzgar enerjisi kullanımının tarihi

Bir kişinin ekonomik sorunlarını çözmek için rüzgar enerjisi kullanımının tam olarak ne zaman başladığını söylemek mümkün değildir. Yel değirmenleri eski Mısır zamanlarından beri bilinmektedir. Antik Çin'de, pirinç tarlalarından su pompalamak için yel değirmenleri kullanıldı. Seyir için bir yelkenin kullanımı, eski Babil zamanından bile daha erken bilinmektedir ve bu sadece yazılı bir kanıttır.

O günlerde Avrupa vahşi kabilelerden oluşan bir topluluktu. Medeniyet belirtilerinin ortaya çıkmasıyla birlikte burada da yel değirmenleri, yelkenli gemiler ortaya çıktı. Ancak uzun bir süre rüzgarın kullanımı burada sona erdi. Çok kararsız, tahmin edilemez bir kaynak, bir geri dönüş seçeneği olmadan ona güvenmek imkansızdı.

Üretimin gelişmesiyle birlikte kuyulardan su çekmek için ilk pompalar ortaya çıktı.Aynı zamanda, yel değirmenlerinin onlar için bir sürücü olarak kullanılması başladı. Bu tür cihazlar bugün hala çalışıyor, basit, güvenilir ve operasyonda iddiasızlar.

Rüzgar jeneratörleri, dönme hareketini elektrik jeneratörlerine dönüştüren cihazların ortaya çıkmasıyla ortaya çıkmaya başladı. Rüzgar türbinleri 20. yüzyılda hızla gelişti, ancak savaş Avrupa'daki birçok projeyi durdurdu.

Bugün rüzgar çiftliklerinin kullanımında liderler Amerika Birleşik Devletleri ve Çin'dir. Avrupa'da çok sayıda istasyon mevcuttur, bunlar batı kıyısında yoğunlaşmıştır. Oldukça anlaşılır olan Danimarka'da en önemlisi - bu ülkede başka kaynak yok.

HES'lerin yüksek verimliliği, çoğu alanda güçlü ve istikrarlı rüzgarların olmaması rüzgar enerjisine olan ilgiyi azaltmıştır. Ayrıca o dönemde var olan ekipmanların verimi yüksek olmadığı için yeterli enerjinin üretilmesini de mümkün kılmadı. Daha güvenilir ve istenilen sonucu doğru zamanda üretmeye hazır benzinli veya dizel jeneratörler kullanılarak sorun çözüldü.

Günümüzde rüzgar enerjisine ilgi önemli ölçüde artmıştır. Yeterli sayıda tüketici sağlayabilecek yeni, daha verimli gelişmeler ortaya çıktı. Ek olarak, durumu kökten değiştiren ve tasarımcılar arasında büyük ilgi uyandıran, yavaş bir dönüş hızında çalışma yeteneği ile jeneratörleri kendiniz yapmanıza izin veren güçlü neodim mıknatıslar vardır.