1. Поняття та класифікація нетрадиційних джерел енергії

Усі енергетичні ресурси на Землі, що є продуктами безперервної діяльності Сонця, можуть бути поділені на дві основні групи: акумульовані природою й у більшості випадків непоновлювальні та неакумульовані, але постійно поновлювальні. До першої групи належать запаси паливних копалин: нафта, кам'яне та буре вугілля, сланці, торф і підземні гази, а також термоядерна і ядерна енергія. До другої групи належать сонячне випромінювання, вітер, потоки рік, морські хвилі та припливи, внутрішнє

тепло Землі.

Поновлювальними джерелами енергії називаються ресурси енергії, що постійно циклічно поновлюють енергетичну цінність і можуть бути перетворені на корисну роботу. Іншими словами, поновлювальні джерела енергії поновлюються постійно, без часових обмежень, тоді як використання традиційних палив обмежене наявними запасами. Сонячна діяльність характеризується приблизними показниками, які загалом утворюють схему теплового балансу Землі (рисунок 1.9).

Класифікація:

Переваги поновлювальних джерел енергії порівняно з традиційними ‒ вони практично є невичерпними;

‒ не забруднюється довкілля;

‒ відпадає необхідність у добуванні, переробці та доставці палива;

‒ немає потреби використовувати воду для охолодження, вилучати золові відходи або продукти розпаду;

‒ немає необхідності у дефіцитних високотемпературних матеріалах, за винятком сонячних концентраторів теплоти;

‒ можуть працювати без обслуговування;

‒ немає потреби в транспортуванні енергії.

Основними факторами, що обмежують використання поновлювальних джерел енергії, є

‒ мала густина енергетичного потоку; для порівняння:

‒ значна нерівномірність можливості вироблення енергії залежно від пори року і навіть доби;

‒ нерівномірне розміщення можливих місць вироблення енергії і концентрованих місць використання енергії;

‒ висока капіталоємність енергетичних установок і споруд.

Необхідність використання поновлювальних джерел енергії визначається такими факторами:

‒ швидким зростанням потреби в електричній енергії, споживання якої через 50 років, за деякими оцінками, зросте в середньому в 3-4 рази, а в розвинених країнах - в 5-6 разів;

‒ вичерпуванням у найближчому майбутньому розвіданих запасів органічного палива;

‒ забрудненням довкілля оксидами азоту та сірки, вуглекислим газом, пилоподібними рештками від згорання видобувного палива, радіоактивним забрудненням і тепловим перегрівом при використанні ядерного палива.

2. Нетрадиційні джерела електричної енергії

Возобновляемые источники энергии по человеческим масштабам можно назвать неисчерпаемыми , так как они постоянно пополняются естественным путем . Основной принцип использования такой энергии - извлечение ее из природных ресурсов (солнечного света, тепла земли) и происходящих в окружающей среде процессов (ветра, дождя, приливов). Сегодня к Наиболее распространенным способам производства « зеленой » энергии относят геотермальный , солнечный , гидроэнергетическими , Ветряные и биотопливный методы.

Ветровая энергия производится за счет движения воздушных масс. С помощью генератора кинетическая энергия ветра преобразуется в любую другую: тепловую , механическую или электрическую. Так что ветрогенератор мощностью 1 МВт способен удовлетворить потребность в энергии дома площадью до 300м2 , и при этом сэкономить примерно 29 тыс.. тонн угля или 92 тыс.. баррелей нефти. Кроме того, такой генератор сократит количество выброса в атмосферу СО2 на 1800 тонн , SO2 на 9 тонн, а оксидов азота 4 тонны в год. Единственный недостаток ветроэнергетикы - ветер совершенно нерегулируемые источник энергии.

Гидроэнергию получают за счет потенциальной энергии водного потока, движения воды в морях или реках. Гидроустановкы особого типа - приливные электростанции. Они употребляют только кинетическую энергию приливов, а поэтому, гораздо экономичнее, чем стационарные ГЭС.

Сегодня очень популярны и геотермальные возобновляемые источники энергии. Геотермальная энергия производится за счет изъятия тепла из недр планеты. Преимущество такой технологии в практической неиссякаемосты ресурса, ведь пока ядро Земли будет горячим, в тех пор можно использовать ее тепловую энергию. Для частного дома лучший способ экономии энергии - установка теплового насоса. Скважина может быть пробурена НЕ везде, а только в особо « горячих » точках и только с учетом глубины расположения водоносного горизонта.

Еще один альтернативный метод добычи энергии - биотопливо. Биотопливо производят из РАЗЛИчНЫХ видов биомассы: деревья, травы, соломы, зерна, отходов, органического мусора и растительных жиров. В зависимости от используемой биомассы получают жидкое, твердое или газообразное биотопливо. Для удобства в использовании (чаще всего отопление), твердое топливо прессуют в топливные брикеты (пеллеты).

Отдельно стоит упомянуть о биогазе. Биогаз производят путем метанового брожения биомассы и разложением органических веществ . Используют его в качестве топлива для автомобилей и РАЗЛИчНЫХ производственных нужд.

Самый прогрессивный способ производства «экологичной энергии» - солнечная энергетика . Методов получения энергии от солнца существует несколько: при помощи тепловых или паровых машин, гелиотермальных установок, фотоэлементов и солнечных коллекторов. Гелиоустановка Используя электромагнитное излучение солнца преобразует его в энергию заданного типа - тепловую, электрическую или воздушного потока.

В частном строительстве Наиболее популярны солнечные коллекторы. Мощность такой гелиоустановка пропорциональна размеру отражающей поверхности. Явное достоинство «солнечных батарей» в неисчерпаемосты солнечной энергии и их экологичности. Основной же недостаток - высокая стоимость конструкции (окупается примерно через 6 лет) и зависимость установки от погоды и времени суток.

Сегодня нетрадиционные источники энергии активно используются, как в муниципально, так и в частном строительстве. Ведь Применяя альтернативные источники энергии можно Не только сберечь окружающую среду и уменьшить энергорасход постройки, но и повысить фактическую стоимость дома.

Энергия из космоса

Получать и использовать «чистую» солнечную энергию на поверхности Земли мешает атмосфера. Само собой напрашивается решение: разместить солнечные энерго­станции в космосе, на около земной орбите. Там не будет атмосферных помех, невесо­мость позволит создавать многокилометровые конструкции, которые необходимы для «сбора» энергии солнца. У таких станций есть большое достоинство. Преобразование одного вида энергии в другой неизбежно сопровождается выделением тепла, и сброс его в космос позволит предотвратить опасное перегревание земной атмосферы.

Термоядерная энергия

Одним из перспективных источников получения электричества является освоение термоядерной энергии, т.е. энергии трития и дейтерия, содержащихся в неисчерпаемых количествах в воде океанов.

Во время химической реакции изменяются электронные оболочки атомов. В результате ядерной реакции иным становится строение атомного ядра – гораздо более прочного, чем атом. Поэтому при распаде тяжелых ядер (в реакции деления) или, наоборот, при слиянии легких (в реакциях синтеза), когда образуются ядра элементов средней массы, выделяется огромное количество энергии.

Например, при делении одного атома урана – реакции, используемой для получения энергии в современных атомных станциях, - выделяется около 1 МэВ энергии на каждый нуклон. (Нуклонами называют протоны и нейтроны, являющиеся составными частями ядер атомов.)