8 источников возобновляемой энергии, которые могут заменить нефть и газ

24.04.2024 05:29    571

Пора заняться планетой и снизить влияние углекислого газа.

Солнечная энергия

Когда речь заходит о возобновляемых источниках, в первую очередь все упоминают о солнечной энергии и панели для ее преобразования. Есть два вида схожих генераторов – фотогальванические и концентрированного типа.

Первые работают так: когда проводник или полупроводник в батарее нагревается путем поглощения солнечного излучения, между холодными и теплыми областями создается разность потенциалов и получается электрический ток.

Генераторы концентрированного типа собирают свет, он нагревает жидкость и превращается в пар и производит электричество, вращая турбины. Принцип работы таких панелей отличается тем, что позволяет накапливать тепло, а значит они остаются ограниченно эффективными и в ночное время.

Помимо выработки электричества, солнечный свет может применяться для нагрева жидкости непосредственно – например, в бассейнах и душевых. Расположенный на крыше экологичного дома большой бак позволит неплохо сэкономить на электроэнергии.

Биотопливо

Биомасса – это материал, полученный из живых организмов, чаще всего – растений или водорослей. Они живут, пользуясь солнечной энергией и водой и эффективно размножаются.

Самым распространенным источником биомассы сегодня является древесина, то есть мертвые деревья, ветки, обрезки досок и отходы производства. А еще сельскохозяйственные культуры – просо, конопля, кукуруза, соя, мискантус, сорго, сахарный тростник, бамбук. Кроме того, отличным источником биомассы могут стать водоросли, потому что они растут очень быстро.

Из всего этого можно получать этанол, бутанол, водород, газообразный метан, синтетический газ, биодизельное топливо и не только.

Преимущество энергетики, построенной на биомассе, – эффективная утилизация отходов. Из всего, что люди не могут или не успевают употреблять, можно получить топливо. Уже сейчас его производство неплохо отлажено в США и Бразилии, а также в Юго-Восточной Азии.

Правда, переход на биотопливо не решает проблему глобального потепления, потому что его все равно приходится сжигать, как нефть и газ. Но, по крайней мере, оно растет именно и не заканчивается, как полезные ископаемые.

Океаническая энергия

Океанические волны, приливы и течения создают огромный запас кинетической энергии — даже жаль, что столько добра напрасно пропадает. Но на самом деле некоторые страны уже научились искать из этого пользу – например, в Великобритании построили самый большой в мире волновой генератор Oyster.




Принцип действия таких устройств следующий: волны двигают поплавки, те двигают поршневую помпу. Она, в свою очередь, гонит морскую воду на берег трубой, где она крутит ротор гидроэлектрогенератора.

Последние новости:  Круг общения: как расширить свои социальные связи?

Помимо береговых приливных электростанций есть проекты подводных модификаций. Будут работать они как обычная ветряная мельница: огромная мельница с лопастями закрепляется на морском дне, мощное течение крутит вал в генераторе.

Помимо банального использования кинетической энергии приливов и течений, есть и более экстравагантный способ извлекать электричество из морей. Дело в том, что Солнце постоянно нагревает водную поверхность Земли – по сути мировой океан является огромным аккумулятором. Подсчитано, что даже 5% производимого им тепла обеспечит генерацию 10 000 ГВт электричества.

Помогут в этом гидротермальные океанические электростанции. Работают они так: глубоко спускаем на дно океана огромную трубу, которая будет отнимать оттуда воду. После попадания в теплообменники с теплой жидкостью у поверхности океана в условиях пониженного давления холодная вода начинает кипеть не при 100 °С, как обычно, а всего за 27 °С. Образуется холодный пар, он вращает турбины, и мы получаем электроэнергию.

Сейчас такие экспериментальные установки расположены в Японии и Гавайях.

Энергия ветра

Мельницы изобрели, по меньшей мере, в 700-900 годах нашей эры в Персии, а привычный вид они получили в Средневековой Европе. Почти 600 лет ветер был главным источником энергии, пока человечество массово не перешло на уголь и паровые машины.

Первую в истории ветряную электростанцию ​​придумал в июле 1887 года профессор Джеймс Блит из колледжа Андерсона в Глазго. Но местные жители отказались ее использовать, считая электроэнергию «выдумкой Сатаны».

Позже профессор построил еще одну турбину, зажив от нее местное здание для психически больных.

Пока энергия ветра снова становится популярной. Она используется в половине стран мира. Дания, например, получает благодаря ей 56% потребляемого электричества, Уругвай – 40%, Литва – 36%, Ирландия – 35%, Великобритания – 24%. А еще ветряные мельницы массово применяются в США, Китае, Португалии, Германии, Испании, странах Латинской Америки и в Африке.

Ветряные мельницы полезны тем, что позволяют создавать электричество из воздуха там, куда тянуть провода нецелесообразно. Кроме того, они работают более эффективно ночью и зимой, когда солнечные батареи, напротив, теряют в мощности. Следовательно, два этих источника энергии дополняют друг друга.

Последние новости:  Называем самые эффективные продукты-антидепрессанты

Так, ветряные мельницы имеют некоторые минусы: их лопасти иногда сбивают птиц в полете, а опоры так дрожат, что черви вылезают из-под земли. Однако исследователи Национального университета Сингапура провели сравнение и пришли к выводу, что эти генераторы ответственны за гораздо меньше смертей пернатых, чем станции, работающие на ископаемом топливе.

Статическое электричество водяного пара

Новый экзотический способ производить электричество был найден в 2020 году учеными из Тель-Авивского университета. Всем известно, что во время гроз образуются молнии. Это происходит, когда частицы водяного пара разной плотности – от крошечных капель до льдинок – сталкиваются между собой и электризуют среду вокруг себя.

Ученые повторили этот процесс в лаборатории и обнаружили, что если влажность воздуха более 60%, то между частицами может зарождаться статическое электричество. А если построить достаточно высокие металлические столбы, они смогут буквально заряжаться от водяных паров в воздухе. В результате от них можно провести провода и питать инфраструктуру.

Конечно, мегаполис электричеством из водяного пара вряд ли осветишь. Но это очень перспективный способ получения дешевой энергии для тропических стран, где высока влажность.

Геотермальная энергия

Ученые подсчитали, что при охлаждении ядра Земли на 1°C выделится в 10 000 раз больше энергии, чем содержащееся во всем известном человеке ископаемом топливе. А ядро, на секундочку, нагрето до 6 000 ° C и остывает на 300-500 ° C где-то за миллиард лет.

То есть, это просто невероятные запасы энергии! Солнце раньше превратится в красного гиганта, чем мы успеем исчерпать потенциал земного ядра.

Геотермальные источники уже сейчас питают электростанции в Исландии, Новой Зеландии, Италии, Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Кении и Японии.

В коммерческих целях эксплуатируется лишь небольшая часть геотермальных ресурсов планеты — чаще всего такие станции располагаются на границах тектонических плит. Но если пробурить скважины до мантии планеты, можно будет черпать энергию прямо из-под земли вообще где угодно.

Правда, такой проект пока существует только теоретически. Копаем скважину в мантию Земли, заливаем туда жидкость для гидроразрыва пород и получаем искусственный горячий водоносный горизонт. А дальше ставим сверху турбины и производим электричество.

Последние новости:  Называем самые эффективные продукты-антидепрессанты

Единственное но: понадобится действительно огромная дыра – около 10 км глубиной.

Искусственный фотосинтез

Фотосинтез – это процесс, протекающий в растительных клетках, во время которого вода и углекислый газ под влиянием солнечного света превращаются в кислород и глюкозу. Вот только повторить его можно и в лабораторных условиях без помощи растений.

Ученые США, Швеции и Японии разрабатывают коммерчески выгодные методы искусственного фотосинтеза, позволяющие из углекислоты и воды создавать топливо, смолы, пластмассу и волокно. И если исследования увенчаются успехом, мы сможем производить горючее и материалы для строительства буквально из воздуха.

Кроме того, не обязательно полностью отказываться от участия в процессе растений и водных организмов. Например, разводить фотосинтезирующие сине-зеленые водоросли, а затем перегонять их в биопластику и биотопливо – тоже вполне приемлемый вариант.

Инфракрасное тепловое излучение Земли

Солнечные лучи попадают на часть планеты и нагревают поверхность и атмосферу. Другая сторона Земли в это время, напротив, отдает накопленную за день энергию в виде инфракрасного теплового излучения. Планета производит 10 Вт тепла, и все это богатство бессмысленно рассеивается в космосе.

Австралийские инженеры изобрели устройство под названием терморадиационный диод, производящий энергию не при нагревании, а при остывании. И если создать довольно обширную его модель, которая будет аккумулировать тепло днем ​​и отдавать его ночью, получится что-то вроде солнечной батареи, которая работает круглосуточно.

А если изготовить фотоэлементы, улавливающие инфракрасный свет (такие уже есть в приборах ночного видения) и использовать их для поглощения теплового излучения планеты, получится так называемый сборщик эмиссионной энергии. И он позволит производить электричество по ночам прямо из воздуха.

Панелями, улавливающими тепловое излучение поверхности планеты ночью и рассеянный ультрафиолет солнечного света днем, можно будет покрыть все высотные дома в мегаполисах и получить неплохой дополнительный источник электроэнергии.

Кроме того, такие сборщики эмиссионной энергии, когда они не нужны, можно было бы трансформировать в башни пассивного радиационного охлаждения (PDRC) – они более эффективно отдавали бы тепло в космос, чем поверхность планеты. Это помогло бы спасти Землю от глобального потепления.


vsviti.com.ua