Альтернативні джерела енергії.

 

На порозі ХХІ століття людина все частіше і частіше стала замислюватися про те, що стане основою її існування в новій ері. Енергія була і залишається головною складовою життя людини. Вона дає можливість створювати різні матеріали, є одним з головних факторів при розробці нових технологій. Просто кажучи, без освоєння різних видів енергії людина не здатна повноцінно існувати. Людство  пройшло шлях від першого багаття до атомних електростанцій, освоїло видобуток основних традиційних енергетичних ресурсів — вугілля, нафти і газу, навчилося використовувати енергію річок, освоїло «мирний атом», але все активніше обговорюються питання використання нових нетрадиційних, альтернативних видів енергії.За оцінками фахівців, світові ресурси вугілля становлять 15, а за неофіційними даними 30 трильйонів тонн, нафти — 300 мільярдів тонн, газу — 220 трильйонів кубометрів. Розвідані запаси вугілля становлять 1685 мільярдів тонн, нафти — 137 мільярдів тонн, газу — 142 трильйонів кубометрів. Чому ж спостерігається тенденція до освоєння альтернативних видів енергії, при таких, здавалося б, значних цифрах, при тому, що в останні роки в шельфових зонах морів відкриті величезні запаси нафти і газу?Є декілька відповідей на це питання.

 По-перше, безперервне зростання промисловості, як основного споживача енергетичної галузі. Існує точка зору, що при нинішній ситуації запасів вугілля вистачить приблизно на 270 років, нафти на 35-40 років, газу-на 50 років. По-друге, необхідність значних фінансових витрат на розвідку нових родовищ, так як часто ці роботи пов’язані з організацією глибокого буріння (зокрема, в морських умовах) та іншими складними і наукомісткими технологіями. І, в третіх, екологічні проблеми, пов’язані з видобутком енергетичних ресурсів. Не менш важливою причиною необхідності освоєння альтернативних джерел енергії є проблема глобального потепління. Суть її полягає в тому, що двоокис вуглецю (СО2), що вивільняється при спалюванні вугілля, нафти і бензину в процесі отримання тепла, електроенергії і забезпечення роботи транспортних засобів, поглинає теплове випромінювання поверхні нашої планети, нагрітої Сонцем і створює так званий парниковий ефект.

В даний час висуваються безліч різних ідей і пропозицій щодо використання всіляких відновлюваних видів енергії. Проводяться експерименти по використанню «біоенергетики», наприклад, енергії парного молока для обігріву корівників.

Але існують і «традиційні» види альтернативної енергії. Це енергія Сонця і вітру, енергія морських хвиль, припливів і відливів. Є проекти перетворення в електроенергію газу, що виділяється на сміттєвих звалищах, а також з гною на звірівницьких фермах.

З альтернативних і поновлюваних джерел енергії, у даний час, найбільш затребувані, – рідке біопаливо, тверде біопаливо, біогаз, сонячна та вітрова енергія, енергія річок, та енергія припливів.

 

Рідке біопаливо

Паливо з рослинної або тваринної сировини й промислових відходів. Біопаливо необхідно для двигунів внутрішнього згоряння (етанол, метанол, біодизель та ін), тобто його можна використовувати на дорожньому транспорті. Основним виробником рідкого біопалива є США та Бразилія, за 45% всього обсягу виробництва в світі. Не будемо описувати технологічні процеси виробництва та особливості отримання рідкого біопалива, наведу лише з існуючою мною інформації, їх позитивні і негативні характеристики.

Основними недоліками при розвитку біопаливної індустрії експерти вважають:

·         Скорочення посівних площ під продовольчі культури і перерозподіл на користь паливних, а значить скорочення кормової бази для птиці та худоби.

·         У результаті зростання виробництва біопалива кількість голодуючих людей на планеті може зрости більше 1 млн. чоловік.

Головним достоїнством при спалюванні біопалива вважається екологічний ефект. Використання біопалива розглядається як «вуглець-нейтральна технологія»: спочатку атмосферний вуглець (у вигляді СО2) зв’язується рослинами, а потім виділяється при спалюванні речовин, отриманих з цих рослин. Слід обмовитися, що в сумі кількість СО2, що виділяється при виготовленні і використання такого біопалива, майже таке ж, як при використанні традиційного викопного палива, але для певного виду рослин.

Наступним позитивним фактором можна вважати використання земель сільськогосподарських угідь, виведених з обороту. Вирощування на цих землях сировини для виробництва біопалив дозволить збільшити частку біопалива на транспорті від 10% до 25%. У США і Європі існує стандарт на біопаливо — пальне Е85 (85 % етанолу та 15 % бензину). У ряді Європейських країн вже зараз суміш етилового спирту і бензину на 25 % дешевше чистого бензину. Уряди низки країн, вводить податкові пільги на продаж автомобілів, що працюють на біопаливі.

 Тверде біопаливо

 Дрова, найдавніше паливо яким користується людина. В даний час вирощуються спеціальні енергетичні ліси, що складаються з швидкорослих порід рослин, які в результаті подальшої переробки використовуються як тверде біологічне паливо. Крім дров, паливні гранули і брикети це пресовані вироби з деревних відходів тирси, трісок, кори, відходи лісозаготівель і ін. Солома, відходи сільського господарства (лушпиння соняшнику, горіхової шкаралупи, гною, курячого посліду) і іншої біомаси, все це тверде біопаливо.

На ринку багато пропозицій щодо продажу, як твердопаливних котлів для опалення, так і палива для них у вигляді деревних паливних гранул (пілетів). В якості прикладу підтверджує вигідність використання твердого біопалива наведу такий цікавий факт. Зараз в Європі та зокрема в Україні з 2010 року вирощується Шведська енергетична верба. У верби високий приріст біомаси, росте як на заболочених місцях, так і на свіжій ріллі.

При спалюванні низька зольність. По теплоті згоряння тріска верби поступається природному газу на 28%, зате в 2,5 – 4 рази дешевше. Котли, які використовують брикетированные відходи верби працюють в автоматичному режимі і сягають до 75% економії, в порівнянні з газовим опаленням. Номенклатура котлів від 21 кВт до 1000 кВт, і призначені для приватного будинку, дачі, котеджу і промислових об’єктів.

 Біогаз

 Біогаз одержують метановим (анаеробним, тобто без доступу повітря) бродінні біомаси, яка розкладається в результаті впливу трьох видів бактерій. Це гідролізні, кислотоутворюючі і метанобразующие бактерії, причому харчуванням кожного наступного виду бактерій служать продукти життєдіяльності попереднього. В результаті бродіння відбуваються складні органічні сполуки і під впливом бактерій перетворюються в метан СН4 і вуглекислий газ СО2. Сировиною для отримання біогазу є органічні відходи: гній, пташиний послід, зернові та рослинні відходи.

В сирому біогазі міститься в середньому 65% метану і 35% СО2, вологи і інших домішок. Так само, як і природний газ, тобто газ, який видобувають із надр, перед застосуванням у двигуні внутрішнього згоряння біогаз піддається збагачення (до рівня вмісту метану в газі 95%), очищення, осушення і стисненню.

Фізико-хімічні і екологічні властивості очищеного біогазу і природного газу практично ідентичні, тому для них застосовується одна і та ж паливна апаратура. Біогаз, в якості палива використовується в опалювальних котлах і в генераторах для отримання механічної і електричної енергії. Важливим фактором біогазової технології з переробки гною великої рогатої худоби, курячого посліду, свинячого гною та інших органічних відходів сільського господарства, є освіта біодобрив.

Біодобриво містить всі необхідні компоненти добрив (азот, фосфор, калій, макро — і мікроелементи) у розчиненому, збалансованому вигляді в пропорціях необхідних для рослин, а також активні біологічні стимулятори, що підвищують врожайність у два і більше разів. Сьогодні інтенсивно впроваджуються біогазові установки в аграрному секторі, як альтернативне джерело палива, і особливо на приватному подвір’ї.

Приклад отримання біогазу в домашніх умовах .

Господар свого обійстя викопав чималу яму. 

Виклав її бетонними кільцями, потім накрив залізним дзвоном. 1,5 т гною змішати з 3,5 т відходів — сгнившая листя, бадилля тощо Суміш закласти в яму. Додав воду в такій кількості, щоб вийшло вологість приблизно 60-70 відсотків. Змійовиком, нагрів суміш до 35 градусів. Під дією температури суміш починала бродити і при відсутності надходження повітря температура піднімалася до 70 градусів. Процес виробництва зайняв 2 тижні.

Він прийняв необхідні заходи для запобігання вибуху – встановивши противагу до купола, з допомогою тросів і періодично випускав газ. У добу отримав близько 40 кубічних метрів біогазу. Газ використовував для опалення будинку. П’яти тонн суміші йому вистачило для роботи установки протягом півроку. Відходи, отримані в результаті роботи установки, — прекрасне добриво для городу.

 

Сонячна енергія

Основним видом «безкоштовної» невичерпної енергії по справедливості вважається Сонце. У Сонці зосереджено 99, 886% всієї маси сонячної системи. Сонце щосекунди випромінює енергію в тисячі мільярдів разів більшу, ніж при ядерному вибуху 1 кг U235 .

Повсюдне використання сонячної енергії для побутових потреб (освітлення, обігрів будинків, води і т. д.) це давно доконаний факт для багатьох розвинених держав. Стрімкий розвиток сонячної енергетики на базі нових технологій змушують нас переосмислювати перспективу енергопостачання нашого житла. Енергія сонця – це екологічно чисто, порівняно недорого і головне, назавжди.

Енергія вітру

Використання енергії вітру відбувається в вітрогенераторах з отриманням електричної енергії. Це джерело енергії корінним чином відрізняється від первинних джерел енергії, так як відсутня сировина, і немає відходів. Єдина важлива вимога для вітроагрегата – високий середньорічний рівень вітру.

Виходячи з можливостей ринку, можна за цілком помірні гроші придбати вітряну установку і забезпечити на довгі роки енергонезалежність свого будинку. Завдання автономного або майже автономного електропостачання житла від енергії вітру все-таки складна. Для виконання такого завдання, пропелер вітроагрегата повинен бути діаметром близько 20 м. Тому, використання вітрогенератора в домашньому господарстві повинен розглядатися в плані істотної економії витрат на виробництво тепла і зниження споживання електроенергії від мережі.

 І все-таки, щоб остаточно сформувати думку про можливість застосування вітряних установок в побуті, наведу деякі цифри. За даними ЮНЕСКО для впевненого та комфортного житла в заміському будинку, витрата електроенергії повинен бути не менше 2 кВт.ч. в добу. На думку фахівців, які проводили моніторинг електроспоживання кількох десятків сімей, реальне споживання електроенергії сім’ї з трьох осіб становить 3, 5 кВт.год. на добу (освітлення, телевізор, комп’ютер, насос, холодильник).

Вітроустановки, серійно випускаються різними виробниками потужністю 1000Вт – 2000 Вт при середній швидкості вітру 5 м/с здатні виробляти від 8 кВт.ч. до 15 кВт.ч. в добу. Тобто, цілком можуть забезпечити мінімальну незалежне електропостачання заміського будинку.

Проблеми з екологією і всі зростаючий темп зростання цін на нафту, вугілля і природний газ змушують нас шукати шляхи їх вирішення. Альтернативні види енергії. це реальність сьогоднішнього дня. Майже все залежить від нашого розуміння і від наших подальших дій. Я вірю в позитивні результати збільшення використання нетрадиційних і поновлюваних джерел енергії, в тому числі, і в побуті, це доведено практикою.

Шановний читач, я не випадково вибрав схему статті у вигляді опитування. Дуже сподіваюся, що прочитавши викладені мною думки, ви висловите свою думку в коментарях по одному з напрямків або по всьому. Від вашого розуміння, відповідної реакції залежить подальша тематика моїх публікацій. Без вас мені такої інформації не зібрати. Бажаю кожному і всім успіхів у своїх справах при повному здоров’ї.

 Енергія річок

 Багато тисячолітть вірно служить людині енергія, що міститься в текучій воді. Запаси ціеї енергії величезні. Люди навчились використовувати цю енергію раніше за всі інші. Коли настала доба електрики, водяне колесо заново відродилося, але тепер вже у вигляді водяної турбіни. Можна сказати, що ще у 1891 р. почалася доба гідроенергетики.

Гідроелектростанції мають багато переваг: постійно відновлювальний запас енергії, простота в користуванні, відносна відсутність забруднення оточуючого середовища. Але побудувати велику плотину набагато складніше, ніж водяне колесо. Для того, щоб змусити потужні турбіни обертатися, потрібно накопити величезні запаси енергії за плотиною. Отож

потрібно затопити певні регіони, а це в свою чергу може призвести до непоправних наслідкі в. Тож будівництво плотин вимагає від інженерів дуже точних розрахунків, а будь-яка помилка може призвести до екологічної катастрофи. І навіть при точних розрахунках будівництво плотини стає важливим екологічним фактором на великих площах. Ніщо не береться нізвідкіля: плотина зменшує швидкість течії, забираючи у неї енергію, а це може викликати заболочування та "цвітіння" води у заплавах. Дисбаланс може викликати самі непередбачувані наслідки.

Зараз у Китаї на р.Яндзи будується сама велика плотина в світі. Предбачається, що рівень води до 2004 р. підніметься на 220 м. Це при тому, що кожної секунди р. Яндзи виносить в море 34000 м3 води, а плотина повинна буде пропускати 25000 м3. Це дійсно дасть змогу видобувати колосальні кількості енергії і одразу ж вирішить енергетичні проблеми Китаю. Але половина всього сільського госполарства Китаю використовує воду з р. Яндзи та її приток. Половина сільського господарства Китаю - це 8-10% всього світового сільського господарства. Навіть страшно уявити, що буде, якщо інженери припустились фатальної помилки. Окрім того за планом проекта буде затоплено 13 великих і 70 малих міст, 1300 селищ. Затопленню також підлягає багато культурних та археологічних пам'яток, туристичних місць, серед яких всесвітьно відомі "Три ".

 Енергія припливів

 У припливах і відпливах, що змінюють один одного двічі на день, також зосереджена величезна енергія. Припливи - це результат гравітаційного притягання великих мас води океанів з боку Місяця і, у меншому ступені, Сонця. При обертанні Землі частина води океану піднімається і якийсь час утримується в цьому положенні гравітаційним притяганням. Коли «горб» підйому води досягає суші, як це повинно відбуватися внаслідок обертання Землі, настає приплив. Подальше обертання Землі послабляє вплив Місяця на цю частину океану, і приплив спадає. Припливи і відпливи повторюються двічі на добу, хоча їхній точний час змінюється в залежності від сезону і положення Місяця.

Середня висота припливу складає усього лише 0,5 м, за винятком тих випадків, коли водяні маси переміщаються у відносно вузьких межах. У таких випадках виникає хвиля, висота якої може в 10-20 разів перевищувати нормальну висоту припливного підйому. Щороку найбільш високі припливи бувають тоді, коли Місяць і Сонце знаходяться майже на одній лінії, так що сумарний гравітаційний вплив збільшує обсяг переміщуваної океанської води.

 Висновок

  Види альтернативної енергії проблеми з екологією і всі зростаючий темп зростання цін на нафту, вугілля і природний газ змушують нас шукати шляхи їх вирішення. Альтернативні види енергії, це реальність сьогоднішнього дня. Майже все залежить від нашого розуміння і від наших подальших дій. Я вірю в позитивні результати збільшення використання нетрадиційних і поновлюваних джерел енергії, в тому числі, і в побуті, це доведено практикою. Альтернативні види енергії, поновлювані джерела енергії, екологія, енергія біомаси, енергія вітру, енергія сонця, вітрогенератори, біогазова установка, сонячні панелі, сонячні колектори, твердопаливні котли.