Приливные электростанции
Нетрадиционные или Альтернативные источники энергии – это ветер, солнце, приливы и отливы, биомасса, геотермальная энергия Земли, представляющие интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.
Источники энергии — «встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию»
Классификация источников
| Способ использования | Энергия, используемая человеком | Первоначальный природный источник |
| Солнечные электростанции | Электромагнитное излучение Солнца | Солнечный ядерный синтез |
| Ветряные электростанции | Кинетическая энергия ветра | Солнечный ядерный синтез, Движения Земли и Луны |
| Традиционные ГЭС Малые ГЭС | Движение воды в реках | Солнечный ядерный синтез |
| Приливные электростанции | Движение воды в океанах и морях | Движения Земли и Луны |
| Волновые электростанции | Энергия волн морей и океанов | Солнечный ядерный синтез, Движения Земли и Луны |
| Геотермальные станции | Тепловая энергия горячих источников планеты | Внутренняя энергия Земли |
| Сжигание ископаемого топлива | Химическая энергия ископаемого топлива | Солнечный ядерный синтез в прошлом. |
| Сжигание возобновляемого топлива традиционное нетрадиционное | Химическая энергия возобновляемого топлива | Солнечный ядерный синтез |
| Атомные электростанции | Тепло, выделяемое при ядерном распаде | Ядерный распад |
Солнечная энергия
В настоящее время солнечную энергию используют в некоторых странах в основном для отопления, а для производства энергии — в очень незначительных масштабах. Между тем мощность солнечного излучения, достигающего Земли, составляет 2 х 1017 Вт, что более чем в 30 тыс. раз превышает сегодняшний уровень энергопотребления человечества.
Различают два основных варианта использования энергии Солнца: физический и биологический. При физическом варианте энергия аккумулируется солнечными коллекторами, солнечными элементами на полупроводниках или концентрируется системой зеркал. При биологическом варианте используется солнечная энергия, накопленная в процессе фотосинтеза в органическом веществе растений (обычно в древесине). Этот вариант годится для стран с относительно большими запасами леса.
В 1953 году, в США создают первую в мире солнечную панель, добывающую электричество с помощью Солнца. Но рекордный КПД тех батарей был очень мал и едва дотягивал до 1%. Спустя годы и множество экспериментов этот показатель удалось увеличить до 20%.
В наши дни преобразование энергии солнца в электричество получило довольно массовое применение, особенно в тех уголках планеты, где световой день отличается своей длительностью, там солнечные станции достигают внушительных размеров и мощностей. А в связи с не бесконечностью полезных ископаемых, стоит ожидать стремительного развития в этой области энергетики.
В России мощнейшие солнечные станции расположены в Крыму - это "Охотниково" и "Перово" мощностями в 80 и 100 МВт соответственно.
В целом солнечная энергетика довольно перспективное направление. Неисчерпаемые ресурсы Солнца и практически безотходное производство с последующей легкой эксплуатацией на виду с не бесконечностью запасов нефти, газа и угля, должны получить в будущем огромное финансирование.
Ветряная энергия
Ветряные мельницы давно используются человеком в качестве источника энергии. Однако они эффективны и пригодны только для мелкого пользователя.
Первые ветряные электрогенераторы были разработаны еще в 90-х гг. XIX в. в Дании, а уже к 1910 г. в этой стране было построено несколько сот мелких установок. Еще через несколько лет датская промышленность получала от ветряных генераторов четверть необходимой ей электроэнергии. Их общая мощность составила 150-200 МВт.
В начале XX в. в России насчитывалось 250 тыс. крестьянских ветряных мельниц мощностью до 1 млн кВт. Они перемалывали 2,5 млрд пудов зерна на месте, без дальних перевозок. К сожалению, в результате бездумного отношения к природным ресурсам в 40-х гг. прошлого века на территории бывшего СССР была разрушена основная часть ветряных и водяных двигателей, а к 50-м гг. они почти совсем исчезли как «отсталая техника».
Перед началом строительства все очень тщательно просчитывается. Средняя скорость ветра, в месте предположительного возведения ветряков, должна составлять не меньше 4,5 м/с. Для этого используют анемометры, с помощью которых, в течение одного-двух лет, собирают информацию о скорости и направлении ветра.
Ветряная энергия, пожалуй, самый лучший вид альтернативной энергетики. Отличается свое экологичностью, простотой эксплуатации и довольно высокими мощностями, конечно если она построена в правильной местности.
Приливные электростанции
Первая приливная электростанция была построена возле города Ливерпуль в 1913 году, ее установленная мощность достегала 630 кВт.
В последнее время энергетика, основанная на приливах, получила большое развитие. Это обусловлено тем, что себестоимость получения одного кВт в час ниже в 1,5 раза по сравнению с традиционными способами.
Для использования энергии приливов и отливов обычно строят приливные электростанции в устьях рек либо непосредственно на морском берегу. Минимальным перепадом воды, для строительства приливной станции, считается 4 метра.
В обычном портовом волноломе оставляют отверстия, куда свободно поступает вода. Каждая волна повышает уровень воды, а следовательно, и давление остающегося в отверстиях воздуха. «Выдавливаемый» наружу через верхнее отверстие воздух приводит в движение турбину. С уходом волны возникает обратное движение воздуха, который стремится заполнить вакуум, и турбина получает новый импульс к вращению. Согласно оценкам специалистов, такие электростанции могут использовать до 45 % энергии приливов.
Волновая энергия представляется довольно многообещающей формой из новых энергоисточников.
Биогаз
Биогаз представляет собой смесь горючего газа — метана (60-70 %) и негорючего углекислого газа. В нем обычно присутствуют примеси — сероводород, водород, кислород, азот. Образуется биогаз в результате анаэробного (бескислородного) разложения органики. Этот процесс в природе можно наблюдать на низинных болотах. Воздушные пузырьки, поднимающиеся со дна заболоченных участков, это и есть биогаз — метан и его производные.
Процесс получения биогаза можно разделить на два этапа. Вначале с помощью анаэробных бактерий из углеводов, белков и жиров образуется набор органических и неорганических веществ: кислоты (масляная, пропионовая, уксусная), водород, углекислота. На втором этапе (щелочном или метановом) подключаются метановые бактерии, которые разрушают органические кислоты с выделением метана, углекислого газа и небольшого количества водорода.
Биогаз можно сжигать для отопления домов, сушки зерна, использовать в качестве горючего для автомобилей и тракторов. По своему составу биогаз мало отличается от природного газа. Кроме того, в процессе получения биогаза остаток брожения составляет примерно половину органических веществ. Его можно брикетировать и получать твердое топливо. Однако в хозяйственном отношении это не слишком рационально. Остаток брожения лучше использовать в качестве удобрения.