Альтернативні джерела енергії

 
 

У пошуках альтернативних джерел енергії чимало уваги у світі приділяється вітроенергетиці. Вітер слугував і слугує людству протягом тисячоліть, забезпечуючи енергію для вітрильних суден, для розмелювання зерна, перекачування води, виробництва електроенергії. Наприклад, у Данії вітроенергетика покриває близько 2 % потреб країни в електроенергії. У США на кількох станціях працює майже 17 тис. вітроагрегатів загальною потужністю до 1500 МВт. Вітроенергетичні установки (мал. 297) випускають, окрім США і Данії, у Великій Британії, Канаді, Японії.

Для того щоб будівництво вітроелектростанції було економічно виправданим, потрібно, щоб середньорічна швидкість вітру в цьому районі становила не менше ніж 6 м/с. У нашій країні вітрові електростанції (ВЕС) побудовано на узбережжях Чорного й Азовського морів, у степових районах, а також у горах Криму і Карпат.



 

Слід звернути увагу на те, що при швидкості вітру 33 км/год подовження крила пропелера в 4 рази (від 15 до 60 м) збільшує виробництво енергії в

16 разів. А якщо крило завдовжки 30 м, вітер зі швидкістю 50 км/год забезпечує виробництво електроенергії у 26 разів більше, ніж вітер зі швидкістю 17 км/год. Саме тому в інженерній справі схиляються на користь великих вітродвигунів і прагнуть «перехопити» вітер на значній висоті.

Більшість нинішніх великих вітродвигунів розраховано на роботу, якщо швидкість вітру 17-58 км/год. Вітер зі швидкістю, меншою за 17 км/год, дає мало корисної енергії, а при швидкостях понад 58 км/год можливе пошкодження електрогенератора.

Тож у вітроенергетиці не слід розраховувати на перехоплення штормових вітрів. Навіть якщо такий вітер і забезпечує одержання набагато більшої кількості енергії, ніж слабкі вітри, він спричиняє занадто сильний тиск на крила й може пошкодити устаткування електростанції. Окрім того, тривалість часу, коли дмуть штормові вітри, така мала, що їхній внесок у сумарне виробництво енергії несуттєвий, і це робить подібний ризик безглуздим. Щоб усунути проблему штормових вітрів, крила вітродвигунів вигинають особливим чином - для зменшення опору вітру. Ця стара практика відома як «оперення».

Вітрогенератори зазвичай установлюють на високих вежах, щоб пропелери були відкриті більш сильним вітрам, що дмуть на великій висоті. А важке устаткування - пропелер, коробка передач і генератор - мають розміщуватися на верхівці щогли, що вимагає ще й міцної конструкції.

Ще одну проблему використання енергії від вітродвигуна створює природа самого вітру. Швидкість вітру варіює в широких межах - від легкого подуву до могутніх поривів. У зв’язку із цим, змінюється й число обертів генератора за секунду. Для зручності змінний струм, що виробляється під час обертання осі генератора, «випрямлюють», тобто перетворюють у постійний, що йде в одному напрямку. За великих розмірів вітродвигуна постійний струм у перетворювачі змінюють на стабільний змінний струм, придатний для подачі в енергетичну систему. Невеликі ж вітродвигуни, на кшталт тих, що використовують на ізольованих фермах чи на морських островах, замість перетворювача подають «випрямлений» струм у великі акумуляторні батареї. Такі акумулятори потрібні для запасання електроенергії на періоди, коли вітер стає недостатньо сильним для виробництва енергії.

Для підтримки життєвих процесів потрібно поглинати і використовувати енергію. На жаль, використання будь-якого виду енергії та виробництво електроенергії зазвичай супроводжуються утворенням багатьох забруднювачів води і повітря. Щоб уникати руйнування навколишнього середовища, людство дедалі більше звертає увагу на екологічно чисті види енергії.

Цікаво, що всього двісті років тому людство, крім енергії самої людини і тварин, володіло тільки трьома видами енергії. Серед них було використання енергії Сонця.


У міру того як постачання палива стає менш надійним і більш дорогим, це джерело стає щораз привабливішим та економічнішим. Підвищення цін на нафту й газ є головною причиною того, що людство знову звернуло свою увагу на Сонце.

Сонячна енергія - це кінетична енергія випромінювання (в основному світла), що утворюється в результаті реакцій у надрах Сонця. Оскільки

її запаси практично невичерпні (астрономи підрахували, що Сонце буде «горіти» ще 4-5 мільярдів років), вона належить до поновлюваних енергоресурсів. У природних екосистемах лише частина сонячної енергії поглинається хлорофілом, що міститься в листках рослин, і використовується для фотосинтезу, тобто утворення органічної речовини з вуглекислого газу і води. Рослини частково використовують для своїх потреб лише фотосинтетично активну радіацію, яка загалом складає майже 50 % сумарної енергії сонячного випромінювання. Таким чином, випромінювання вловлюється і запасається у вигляді потенціальної енергії органічних речовин. За рахунок їхнього розкладання задовольняються енергетичні потреби всіх інших компонентів екосистем.

Підраховано, що приблизно такої самої частки сонячної енергії цілком достатньо й людині - для забезпечення потреб транспорту, промисловості й побуту не тільки зараз, але й у майбутньому. І навіть незалежно від того, будемо ми нею користуватися чи ні, на енергетичному балансі Землі й стані біосфери це ніяк не позначиться. Однак сонячна енергія потрапляє на всю поверхню Землі, ніде не досягаючи особливої інтенсивності. Тому її потрібно вловити на порівняно великій площі, сконцентрувати і перетворити в таку форму, яку можна використовувати для промислових, побутових і транспортних потреб. Крім того, треба вміти запасати сонячну енергію, щоб підтримувати енергопостачання і вночі, і у хмарні дні.

Головне - використовувати сонячну енергію так, щоб її вартість була мінімальна або взагалі дорівнювала нулю. З огляду на вдосконалення технологій і подорожчання традиційних енергоресурсів, ця енергія знаходить дедалі нові галузі застосування.

Наприклад, сонячні нагрівальні системи (сонячні батареї, сонячні колектори) дуже рентабельні, і є сенс включати їх у проекти всіх нових будинків. У такому випадку з’явиться можливість перекинути частину вугілля, газу, мазуту, споживаного в побутових цілях, на потреби промисловості, транспорту. А це могло б розв’язати проблему майбутнього дефіциту сирої нафти, потрібної для виробництва автомобільного пального тощо.

Сонячний колектор (мал. 298) - це система нагрівання води за рахунок сонячного випромінювання. Такі системи є доволі розповсюдженими.


Їх було розроблено близько двохсот років тому. Сонячні колектори різного типу дають змогу отримати теплову енергію, яка насамперед використовується для нагрівання води, що особливо актуально в літній період року, коли спостерігається максимальна сонячна активність. Крім того, в окремих випадках під час побудови комбінованих котельних установок тепло від сонячних колекторів частково можна використовувати в різних системах опалення.

Морські припливи і тепло Землі. Це більш постійні джерела енергії. Уже тепер у деяких країнах працюють екологічно безпечні, чисті припливні електростанції. Загальна потужність хвиль Світового океану складає 90 000 млрд кВт. У багатьох країнах - США, Японії, Італії, Ісландії -використовують й енергію гарячих природних джерел - гейзерів.

Відомо, що на глибині 10 км температура сягає 140-150 °С, і цю енергію можна відводити за допомогою пари, використовуючи її для опалення.

Геотермальна енергетика розвивається досить інтенсивно у США, на Філіппінах, у Мексиці, Ісландії, Італії, Японії. Найпотужнішу ГеоТЕС (50 МВт) побудовано у США - ГеоТЕСХебер. Загалом запаси геотермальної енергії складають 200 ГВт. Геотермальні ресурси розподілено нерівномірно, й основна їх частина зосереджена в районі Тихого океану.

Біомаса відіграє домінуючу роль серед інших видів альтернативних видів енергії, формуючи приблизно 46 % від ринку відновлюваних джерел енергії. Вона може забезпечувати виробництво тепла, електроенергії та різних видів газоподібного (біогаз), рідкого (біоетанол, біодизель) та твердого палива. Технології переробки біомаси дають змогу також розв’язувати проблему утилізації шкідливих побутових та промислових відходів, одержувати як побічні продукти високоякісні добрива, будівельні та інші корисні матеріали. Так, за рахунок біогазу вже сьогодні у країнах ЄС отримують щороку понад 10 млн МВт • год електричної та майже 10 млн Гкал теплової енергії. Лідерами з використання біогазових технологій є такі країни, як Німеччина, Велика Британія, США, Канада, Бразилія, Данія, Китай, Індія та ін.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Що таке альтернативні джерела енергії?

2. Які види альтернативної енергії ви знаєте?

3. Що таке вітроенергетика?

4. Як використовують енергію вітру?

5. Як використовують енергію Сонця?

6. Де зосереджено запаси енергії припливів і відпливів?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.