Своими руками альтернативная энергия: Альтернативная энергия

Содержание

Нетрадиционная энергетика своими руками. Альтернативные источники энергии для дома своими руками

Вопрос добычи электроэнергии с годами не теряет своей актуальности. Ученым казалось, что с появлением атомных электростанций человечество получит безграничное количество энергии и больше никогда не будет задаваться этим вопросом. Но все оказалось несколько иначе — запасы необходимого для АЭС урана U 235 не бесконечны, и уже сейчас во многих странах, даже в США, чувствуется его недостаток. Есть методы получения другого необходимого топлива, например, плутония P 239 , искусственными методами, но этого далеко не достаточно. Доходит до того, что приходится использовать созданные ранее ядерные боеприпасы для извлечения из них вложенного ядерного заряда с целью использования на станциях.

Чтобы решить энергетический вопрос окончательно, многие разработчики обратили внимание на альтернативные источники электроэнергии.

К ним традиционно относят следующие:

солнечные батареи;
ветрогенераторы;
тепло земли;
биогазовый генератор;
сила приливов и отливов, некоторые другие.

Рассмотрим использование этих альтернативных источников электричества более подробно.

Посредством солнечных лучей на Землю переносится приблизительно 1000 кВт мощности ежегодно, что равно той энергии, которая выделяется при сгорании 100 л дизельного топлива. Это довольно большое количество, и его освоение занимает умы очень многих современных исследователей. Лучшим вариантом на сегодня для использования солнечного излучения являются солнечные батареи, часто объединенные по несколько десятков в большие блоки, так называемые панели. Принцип работы таких изделий простой — фотоны из лучей солнца, проходя через батареи, создают на полупроводниковом материале разность потенциалов, что и вызывает движение тока в электрической цепи.

Типичная батарея такого плана, имеющая площадь поверхности в 60–80 см 2 , при хорошей солнечной погоде может давать ток около 1 А, чего достаточно для зарядки мобильного телефона, прослушивания радио и других несложных задач. Если соорудить большую панель из 40–50 таких элементов, то можно получить, соответственно, источник энергии на 40–50 А тока и 20–25 В напряжения. Такой мощности будет достаточно уже и для более серьезных задач: освещения помещения, зарядки автомобильного аккумулятора. Чтобы покрыть нужды частного дома в электричестве, всю поверхность его крыши покрывают такими солнечными панелями.

Солнечная альтернативная электроэнергетика — неплохой вариант добычи электричества, но способ имеет несколько недостатков, главными среди которых можно назвать высокую стоимость организации своей электростанции, а также полную зависимость от погодных условий: в случае пасмурной погоды вырабатываемой мощности будет очень мало.

Ветрогенераторы

Ветряки широко применяются во многих развитых странах мира: Голландии, Дании, Японии, США и других. Особенно эффективно их использование в гористой местности или на морских побережьях, где постоянно бушуют сильные ветры. Мощности современной электростанции из ветряных генераторов достаточно, чтобы покрывать нужды крупных сельскохозяйственных объектов, удаленных от цивилизации, или инфраструктуры небольших городов.

Конструкция ветряка выглядит следующим образом: в нем присутствуют лопасти определенной формы, которые жестко связаны с ротором установленного внутри электрогенератора. При движении лопастей ротор вращается, и генератор вырабатывает электричество. Чем крупнее лопасти, чем большее они создают вращение, чем больший и чем чаще возникает ветер в данной местности, тем больше электрогенератор будет вырабатывать электрической энергии. Подсчитано, что минимальная скорость ветра, при которой может работать ветрогенератор, равна около 2 м/с. Если постоянная скорость ветра будет больше 8–10 м/с, то вырабатываемого электричества будет достаточно, чтобы запитывать электросеть частного дома.

Недостатком этого способа считается то, что входящий в систему аккумулятор довольно быстро выходит из строя (из-за слишком частых циклов зарядки-разрядки), а его стоимость составляет ощутимую часть всей ветряной установки. От ветра могут повреждаться детали конструкции, что потребует регулярного ремонта.

Все чаще можно видеть, как люди оборудуют ветряки для дома. Невзирая на некоторые сложности, они способны работать голами и приносить владельцу немало выгод.

Геотермальные источники

Углубление в недра Земли показало: под пластами поверхности — высокая температура. Это можно видеть по таким явлениям, как, например, гейзеры — фонтаны горячей воды, бьющие из-под земли. Тепло земли также относится к альтернативным источникам энергии — его очень удобно использовать с помощью теплового насоса. Правда, стоит отметить, что работа насоса также требует подвода некоторого количества тока, но, как показывает практика, соотношение затраченной на работу насоса мощности по отношению к полученной от тепла недр земли составляет приблизительно 1:4–1:6, что вполне перекрывает расходы и делает этот метод очень выгодным.

Принцип реализации данного способа также довольно прост — к зоне повышенной температуры в земле проделывается скважина, куда потом устанавливается тепловой насос. Он служит для того, чтобы охлаждать горячую подземную воду, а в результате этого выделяется дополнительная энергия, которая по специальным коммуникациям направляется на потребителя.

Выгоды от использования такого метода добывания электричества очевидны, но есть и существенный минус — для дома площадью в 150 м 2 придется потратить на необходимые работы и оборудование около 20–30 тысяч долларов.

Биогазовые установки

Немалую популярность в последние годы набрало использование биомассы. Суть его состоит в том, что из различной биомассы (барда, птичьего помета, навоза и других подобных веществ) при брожении выделяется особый газ под названием целлюлозный этанол. Здесь альтернативное электричество можно получить, просто сжигая получаемый таким образом газ.

Чтобы реализовать такую задумку, учеными были разработаны специальные биогазовые установки, которые сейчас продаются по довольно доступным ценам. Наиболее выгодно их использовать различным фермерским хозяйствам, где биологические отходы являются неотъемлемой частью производственного цикла. Единожды потратившись на биогазовую конструкцию, фермер может получить отличный источник близкого к природному газа, который в итоге легко преобразовать как в тепло, так и в электричество.

Еще один интересный альтернативный источник энергии, который широко применяется в морских странах. Благодаря естественным приливам и отливам, вода постоянно движется. Если установить на некоторой глубине водяные турбины, то они, используя это движение масс воды, будут вырабатывать довольно немалую мощность. Примечательно, что даже учитывая низкую скорость воды от приливов и отливов, водяные турбины могут показывать высокую эффективность работы. Это можно увидеть на примере крупнейшей в мире приливной электростанции, находящейся во Франции и способной давать целых 240 мВт мощности.

В качестве заключения стоит сказать, что это не все возможные способы получения тока. Они совершенствуются и разрабатываются постоянно, но наибольшего практического результата удалось добиться именно указанными методами. Они уже сейчас способны составить достойную альтернативу традиционным вариантам получения электричества, а в некоторых случаях полностью их заместить.

Счет за электричество – неминуемая статья расходов для любого современного человека. Централизованное электроснабжение постоянно дорожает, но потребление электричества с каждым годом все равно растет. Особенно остро эта проблема стоит для майнеров, ведь, как известно, добыча криптовалюты потребляет значительное количество электроэнергиии, в связи с чем счета на ее оплату могут превышать прибыль от . При таких условиях стоит обратить внимание на то, что практически все природные ресурсы могут быть использованы для преобразования в электричество. Даже в воздухе присутствует статическое электричество, осталось только найти методы им воспользоваться.

Где взять бесплатное электричество?

Добыть электричество можно из всего. Единственное условие: необходим проводник и разница потенциалов. Ученые и практики постоянно ищут новые альтернативные источники электричества и энергии, которые будут бесплатными. Следует уточнить, что под бесплатными подразумевается отсутствие платы за централизованное энергоснабжение, но само оборудование и его установка все же стоит средств. Правда, такие вложения с лихвой окупаются впоследствии.

На данный момент бесплатная электроэнергия добывается из трех альтернативных источников:

Методика получения электричества	Особенности выработки энергии
Солнечная энергия	Требует установки солнечных батарей или коллектора из стеклянных трубок. В первом случае электричество будет вырабатываться благодаря постоянному движению электронов под воздействием солнечных лучей внутри батареи, во втором — электричество будет преобразовано из тепла от нагрева.
Ветряная энергия	При ветре лопасти ветряка начнут активно вращаться, вырабатывая электричество, которое может сразу поставляться в аккумулятор или сеть.
Геотермальная энергия	Метод заключается в получение тепла из глубины грунта и его последующей переработки в электроэнергию. Для этого пробуривают скважину и устанавливают зонд с теплоносителем, который будет забирать часть постоянного тепла, существующего в глубине земли.

Такие методы используются как обычными потребителями, так и в широких масштабах. Например, огромные геотермальные станции установлены в Исландии и вырабатывают сотни МВт.

Как сделать бесплатное электричество дома?

Бесплатное электричество в квартире должно быть мощным и постоянным, поэтому для полного обеспечения потребления потребуется мощная установка. Первым делом следует определить наиболее подходящий метод. Так, для солнечных регионов рекомендуется установка . Если солнечной энергии недостаточно тогда следует использовать ветряные или геотермальные электростанции. Последний метод особенно подходит для регионов расположенных в относительной близости к вулканическим зонам.

Определившись с методом получения энергии, следует также позаботиться о безопасности и сохранности электроприборов. Для этого домашняя электростанция должна быть подключена к сети через инвертор и стабилизатор напряжения для обеспечения подачи тока без резких скачков. Стоит также учитывать, что альтернативные источники достаточно капризны к погодным условиям. При отсутствии соответствующих климатических условий выработка электроэнергии остановиться или будет недостаточной. Поэтому следует обзавестись также мощными аккумуляторами для накопления на случай отсутствия выработки.

Готовые установки альтернативных электростанций широко представлены на рынке. Правда, их стоимость достаточно высока, но в среднем все они окупаются от 2-х до 5-ти лет. Сэкономить можно приобретая не готовую установку, а ее комплектующие, а затем уже самостоятельно спроектировать и подключить электростанцию.

Как получить бесплатное электричество на даче?

Подключение к централизованной системе энергоснабжение проблематичный процесс и часто дачи остаются без света долгое время. Здесь на помощь может прийти установка дизельного генератора или альтернативные способы добычи.

На дачах зачастую отсутствует огромное количество электроприборов. Соответственно, потребление электроэнергии значительно меньше. Для начала следует определить преимущественный период времени, который будет проводиться в помещении. Так для летних дачников подойдут солнечные коллекторы и батареи, для остальных ветряные методы.

Питать отдельные электроприборы или освещать помещение можно также собирая электроэнергию от заземления. Схема для получения бесплатного электричества: ноль — нагрузка — земля. Напряжение внутри дома подается через фазовый и нулевой проводник. Включив в эту схему третий проводник нагрузки к нулю, в него будет направлено от 12Вт до 15Вт, которые не будут фиксироваться приборами учета. Для такой схемы обязательно нужно позаботиться о надежном заземлении. Ноль и земля не несут опасности удара током.

Бесплатное электричество из земли

Земля благоприятная среда для извлечения электричества. В грунте присутствуют три среды:

влажность — капли воды;
твердость — минералы;
газообразность — воздух между минералами и водой.

Кроме того, в почве постоянно проходят электрические процессы, так как его основной гумусовый комплекс представляет собой систему, на внешней оболочке которого формируется отрицательный заряд, а на внутренней положительный, что влечет за собой постоянное притягивание положительно заряженных электронов к отрицательным.

Метод похож на тот, что используется в обычных батарейках. Для получения электричества из земли следует погрузить в грунт на глубину полуметра два электрода. Один медный, второй из оцинкованного железа. Расстояние между электродами должно быть примерно в 25 см. Грунт между проводниками заливается солевым раствором, а к проводникам подключаются провода, на одном будет положительный заряд, на втором отрицательный.

В практических условиях выходная мощность такой установки составит приблизительно 3Вт. Мощность заряда также зависит от состава грунта. Конечно, такой мощности недостаточно для того, чтоб обеспечить энергоснабжение в частном доме, но установку можно усилить, изменяя размер электродов или последовательно соединить между собой необходимое количество. Проведя первый опыт, можно примерно просчитать, сколько понадобиться таких установок, чтоб обеспечить 1 кВт, а далее рассчитать необходимое количество на основе среднего потребления в сутки.

Как добыть бесплатное электричество из воздуха?

Впервые о получении электричества из воздуха заговорил Никола Тесла. Опыты ученого доказали, что между основанием и поднятой металлической пластиной существует статическое электричество, которое можно накапливать. К тому же, воздух в современном мире постоянно подвергается дополнительной ионизации за счет функционирования множества электросетей.

Почва может выступать основанием для механизма добычи электроэнергии из воздуха. Металлическую пластину размещают на проводнике. Она должна быть размещена выше других, рядом стоящих объектов. Выходы от проводника подключают к аккумулятору, в котором будет накапливаться статическое электричество.

Бесплатное электричество от ЛЭП

Линии электропередач пропускают по своим проводам огромное количество электричества. Вокруг провода, в котором идет ток, создается электромагнитное поле. Таким образом, если поместить под ЛЭП кабель, то на его концах образуется электрический ток, точную мощность которого можно просчитать, зная какой мощности ток передается по кабелю.

Еще одним способом является создание трансформатора вблизи линий электропередач. Трансформатор можно создать при помощи медной проволоки и стержня, используя метод первичной и вторичной обмотки. Выходная мощность тока в таком случае зависит от объема и мощности трансформатора.

Стоит учесть, что такая система получения бесплатного электричества является незаконной, хоть в ней и отсутствует фактическое незаконное подключение к сети. Дело в том, что такое вклинивание в систему электроснабжение наносит ущерб ее мощности и может караться штрафами.

Бесплатное электричество из сетевого фильтра

Многие искатели бесплатного электричества наверняка находили в интернете версии о том, что удлинитель может стать источником нескончаемой свободной энергии, образовывая замкнутую цепь. Для этого следует взять сетевой фильтр с длиной провода не менее трех метров. Из кабеля сложить катушку, диаметром не более 30 см, подключить к розетке потребителя электроэнергии, изолировать все свободные отверстия, оставив только еще одну розетку для вилки самого удлинителя.

Далее сетевому фильтру необходимо дать изначальный заряд. Легче всего это сделать подключив удлинитель к функционирующей сети, а затем за доли секунды замкнуть в себе. Бесплатное электричество из удлинителя подойдет для питания осветительных приборов, но мощность свободной энергии в такой сети слишком мала для чего-то большего. А сам метод достаточно спорный.

Бесплатное электричество из магнитов

Магнит излучает магнитное поле и как следствие – его можно использовать для добычи бесплатного электричества. Для этого следует обмотать магнит медной проволокой, образуя маленький трансформатор, разместив который вблизи электромагнитного поля можно получать бесплатную энергию. Мощность электроэнергии в таком случае зависит от размера магнита, количества обмоток и мощности электромагнитного поля.

Как использовать бесплатное электричество?

Решив заменить централизованное энергоснабжение на альтернативные источники, следует учитывать все необходимые меры безопасности. Во избежание резких перепадов напряжения электрический ток к приборам должен подаваться через стабилизаторы напряжения. Обязательно стоит обратить внимание на опасности каждого метода. Так, погружение электродов в почву подразумевает последующую заливку почвы соленым раствором, что сделает ее непригодной для дальнейшего роста растений, а системы накопление статического электричества из воздуха могут привлекать молнии.

Электричество не только полезно, но и опасно. Неправильная фазировка может привести к ударам тока, а короткое замыкание в сети — к пожарам. Подходить к обеспечению дома электричеством в домашних условиях нужно с детального изучением методов и законов физики.

Следует также учитывать, что большинство методов не дают стабильной мощности и зависят от многих факторов, в том числе и погодных условий, предугадать которые невозможно. Поэтому энергию рекомендуется или накапливать в аккумуляторах, а на всякий случай иметь запасной вид электрообеспечения.

Прогноз на будущее

Уже сейчас альтернативные источники энергии широко используются. Львиная доля потребления электричества приходиться на домашние электроприборы и освещения. Заменив их питание с централизованного на альтернативное можно существенно экономить бюджет. Особое внимание на альтернативные источники электроснабжения стоит обратить майнерам, так как майнинг на централизованном энергоснабжении способен забирать до 50% прибыли, в то время, как добыча на бесплатном электропитании будет приносить чистый доход.

Все больше домов переходит на питание от солнечных батарей или ветряных электростанций. Такие методы дают намного меньше мощности, но являются экологически чистыми источниками энергии, которые не наносят вреда окружающей среде. Конструируются также и промышленные альтернативные электростанции.

В дальнейшем это сфера будет только дополняться новыми методами и улучшенными аналогами.

Заключение

Добыть электроэнергию можно даже из воздуха, но для покрытия всех нужд потребления необходимо спроектировать целую систему альтернативной выработки электроэнергии. Можно пойти легким путем и купить уже готовые солнечные батареи или ветряные станции, а можно приложить усилия и собрать собственную электростанцию. Сейчас бесплатное электричество не до конца изведанная сфера и открывает массу возможностей для самостоятельных экспериментов.

Отсутствие в удалённых районах развитой инфраструктуры часто вынуждает хозяев искать источники альтернативной энергии для своего дома. Технологии не стоят на месте, подобные вещи уже не являются чем-то экзотическим и труднодоступным. В данной статье вы узнаете, что сегодня предлагает рынок в качестве замены подключения к центральным электросетям.

Какие бывают

В окружающей среде энергия присутствует всегда в том или ином виде. Это ветер, излучение солнца, потоки воды, тепло земли. Остаётся лишь воспользоваться ими и преобразовать в ту, которая необходима. Рассмотрим, какие источники альтернативной энергии позволяют это сделать.

Солнечные батареи

Принцип работы основан на способности электронных приборов, называемых фотоэлементами, преобразовывать энергию фотонов солнечного света в электрическую. Данный пример альтернативной энергии является самым распространённым.

В батареях, выпускаемых для частного применения, используются кремниевые фотоэлементы. Они бывают двух видов:

Поликристаллические. Очень хрупкие, поэтому требуют аккуратного обращения. Обладают малым КПД – не более 15%. Средний срок службы 20 лет. Преимущество – низкая цена.
Монокристаллические. Более надёжны. Срок службы может достигать 50 лет. КПД 25%. Недостатком является дороговизна.

Преимущества солнечных батарей:

неисчерпаемый источник энергии на несколько десятилетий;
простота установки и обслуживания, для работы нет необходимости в ежедневном участии человека;
долговечность;
отсутствие вредного воздействия на окружающую среду и человека.

Их недостатками являются высокая стоимость оборудования, которое окупается довольно долго, и зависимость от интенсивности солнечного света. Если небо затягивает тучами, мощность фотоэлементов снижается.

Ветрогенераторы

Представляют собой комбинацию установленной на специальной мачте ветротурбины с лопастями и электрогенератора. При прохождении потоков воздуха через данную установку лопасти под их воздействием начинают вращаться и приводят в движение соединённый с редуктором внутренний вал.

Такая конструкция позволяет увеличить первоначальную скорость вращения. Редуктор подключён к генератору, который при вращении ротора вырабатывает электрический ток. Его излишки накапливаются в установленных аккумуляторах.

В зависимости от расположения оси вращения ветрогенераторы подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Первый тип более популярен. Многие модели оснащены системой автоматического разворота по направлению ветра, значительно увеличивающей эффективность работы установки.

Преимущества данных устройств во многом аналогичны солнечным батареям. КПД может составлять от 25% до 47% в зависимости от конкретной модели и погодных условий.

Работа ветрогенератора не зависит от времени суток. Нужен только ветер, и чем сильнее он будет, тем лучше. Стоимость оборудования относительно невысока, но затраты на монтаж могут выйти гораздо большими.

Основными недостатками являются шум во время работы и низкочастотный инфразвук, негативно влияющий на состояние здоровья. По этой причине устанавливать мачту с устройством следует как можно дальше от жилья.

Биогазовые установки

Используют для работы различные отходы жизнедеятельности, например, от домашних или сельскохозяйственных животных и птиц. В герметичной ёмкости они подвергаются обработке анаэробными бактериями, которые в свою очередь выделяют биогаз.

Чтобы процесс шёл быстрее, отходы нужно периодически перемешивать, для чего используется ручная или механическая мешалка.

Биогаз попадает в специальное хранилище, называемое газгольдер, где подвергается усушке. Дальше он используется как обычный природный газ. Из оставшихся после переработки отходов можно сделать удобрение.

Современные технологии для получения энергии с помощью биогазовых установок позволяют это делать без выполнения неприятных действий. Их главные преимущества:

независимость от погодных условий;
экономия на утилизации отходов;
возможность использовать множество видов сырья.

К недостаткам можно отнести следующие:

хоть это и биологически чистый вид топлива, при его сжигании в атмосферу выделяется небольшое количество вредных выбросов;
использовать установку удобно только в районах, богатых необходимым сырьём;
стоимость оборудования достаточно высока.

Тепловые насосы

Их правильнее назвать альтернативным источником тепла. Предназначены для организации отопления и горячего водоснабжения дома. Потребляют электричество, поэтому их необходимо использовать в комбинации с другими видами альтернативной энергии.

Принцип действия основывается на способности таких веществ, как фреон, закипать при низких температурах. Когда оно переходит в газообразное состояние, выделяется тепловая энергия. Установка состоит из внешнего и внутреннего контуров, а также контура насоса. Внешний закапывается под землю или опускается на дно водоёма.

Циркулирующий по нему фреон нагревается под воздействием окружающей среды, в контуре насоса под большим давлением переходит в газообразное состояние, в результате чего температура поднимается до 70 С°. Внутренний разносит нагретый в насосе теплоноситель по дому.

Тепловые насосы очень эффективны и способны обеспечивать горячей водой и отоплением круглый год. Затраты на электроэнергию при этом минимальны – при расходе 1 кВт электричества выделяется в среднем 4 кВт энергии тепла.

Что выбрать

Давайте разберёмся, какой вариант альтернативной энергии лучше. Солнечные батареи являются наиболее предпочтительным вариантом из-за простоты и экологичности. Однако они не работают в ночное время суток.

Ветрогенераторы хорошо подходят для местностей, где постоянно дуют сильные ветры. Функционируют и днём, и ночью, но если потоки воздуха ослабевают – эффективность становится равна нулю. Наилучшим вариантом является комбинация этих двух устройств. Тогда вы можете быть почти на 100% уверенными, что никогда не останетесь без электричества.

Остановите свой выбор на биогазовой установке, если держите в хозяйстве коров, свиней или кур, или неподалёку есть ферма, откуда можно брать отходы для переработки.

А если вы нуждаетесь в горячем водоснабжении и отоплении, дополните систему дома тепловыми насосами. Они не требовательны в обслуживании, отсутствует необходимость покупать и где-то складировать топливо, как в случае, например, с твердотопливным котлом.

Запасы углеводородов на нашей планете не бесконечны, поэтому стремительно набирает популярность альтернативная энергетика, работающая на возобновляемых источниках энергии. Дома оборудуются солнечными панелями и ветряками. Растёт доля выработанной солнечными и ветровыми электростанциями энергии. В 2010 году она была равна 5%. Это заставляет задуматься о постройке небольшой электростанции у себя дома.

Как выбрать источник энергии

Существует множество вариантов получения альтернативного электричества, популярных и не очень. Некоторые из них не подходят для наших широт, а некоторые представляют опасность.

Тепловой насос, перекачивающий тепло из почвы в дом по принципу холодильника, подойдёт лишь для жителей геотермальных районов. Попытка построить его у себя на участке обойдётся жителю Подмосковья в вымороженный на двухметровую глубину верхний слой почвы. От замерзания пострадает корневая система деревьев и кустарников, которые впоследствии заболеют или погибнут.

Биогаз подходит для добычи на крупных предприятиях, где не возникает проблем с топливом для биореакторов. В частном хозяйстве выгоды от биогаза мало, среднестатистическое подсобное хозяйство не сможет производить нужное количество топлива. Его придётся завозить, что приведёт к постоянным расходам на доставку. Не стоит забывать, что производство биогаза взрывоопасно и требует контроля за оборудованием, который в домашних условиях трудно осуществить.

Есть более подходящие альтернативные источники энергии для частного дома. К ним относятся:

Солнечная энергия.
Энергия ветра.
Энергия потока воды.
Древесный газ, получаемый при термическом разложении древесины без доступа воздуха.

В отличие от биогаза, они подходят для эксплуатации в частных домах и безопасны при правильном использовании.

Но не у всех на участке течёт ручей или имеется доступ к большим объёмам древесины, поэтому будет разумнее рассмотреть возобновляемые источники энергии, которые доступны везде. К ним относятся солнечный свет и ветер.

Для преобразования альтернативной энергии есть готовые решения своими руками. Они позволяют максимально эффективно превращать её в электричество и подходят для реализации в частном доме.

Электростанция на солнечных батареях

Резервные источники питания на основе солнечных батарей хорошо подойдут для тех мест, где имеются постоянные перебои с электроснабжением. Из-за высокой стоимости их использование нецелесообразно там, где нет проблем с электричеством. Установленная для экономии солнечная электростанция окупит себя лишь через 8−10 лет. За это время свинцовые аккумуляторы придут в негодность, и их замена повлечёт за собой дополнительные расходы. Средства, потраченные на замену аккумуляторов, увеличат стоимость электростанции и отодвинут сроки окупаемости ещё на 3−5 лет.

Необходимые компоненты и сборка

Солнечная панель собирается из фотоэлектрических элементов, которые различаются формой и размерами.

Солнечные элементы выращиваются из кремния и делятся на два вида: монокристаллические (mono-Si) и поликристаллические (poly-Si).

Монокристаллические элементы обладают 20% КПД и сроком службы до 30 лет. Для их нормальной работы нужен солнечный свет, попадающий на батареи под прямым углом. При рассеянном свете мощность таких элементов снижается в три раза и даже малейшее затенение одного элемента выводит из режима генерации всю цепочку.

Поэтому СЭС (солнечным электростанциям), построенным на mono-Si элементах, нужны системы, следящие за положением солнца и поворачивающие панели вслед за ним. Нельзя допускать загрязнения панелей, для этого они оборудуются автоматической системой очистки. На небольших СЭС солнечные батареи моются вручную.

Электростанции на mono-Si панелях подойдут для регионов с большим количеством солнечных дней в году. При пасмурной погоде их эффективность близка к нулю.

Поликристаллические элементы имеют свои преимущества и недостатки. К преимуществам можно отнести небольшую стоимость и эффективную работу при рассеянном свете.

Недостатков у них больше:

Более низкий КПД — 12%.
Меньший срок службы — до 25 лет.
Усиленная деградация при температурах выше 55 °C.

Солнечные poly-Si батареи устанавливаются в местности с преобладанием пасмурных дней. Способность преобразовывать рассеянный свет позволяет монтировать их без систем автоповорота. Кроме того, их не нужно часто мыть. Из-за своей дешевизны и неприхотливости поликристаллические фотоэлементы широко применяются в самодельных СЭС.

Сборку собственной солнечной электростанции лучше начать с подбора компонентов. От них будет напрямую зависеть её мощность. Для изготовления классической СЭС понадобятся:

Фотоэлектрические элементы.
Шина для соединения элементов.
Лист стекла или прозрачного пластика.
Алюминиевый профиль.
Эпоксидная смола с отвердителем.
Провода сечением 4 мм².
Настенный щиток.
Контроллер солнечной батареи.
Инвертор 12−220 В.
Предохранители.
Клеммники для предохранителей.
Диоды Шоттки.
Свинцово-кислотный аккумулятор ёмкостью не менее 150 Ач.
Клеммы для аккумулятора.

Схема подключения компонентов СЭС:

Начинать нужно со сборки солнечной панели. Отрежьте от шины кусочки по 7 см длиной и припаяйте их к минусовым контактам фотоэлемента, расположенным на лицевой стороне. Повторите это действие с каждым фотоэлементом.

Полученные «полуфабрикаты» нужно соединить последовательно, припаивая минусовой вывод одного элемента к плюсовому следующего. Количество фотоэлементов в цепи (модуле) должно быть таким, чтобы на её выводах возникало напряжение 14,5 В. При использовании полувольтовых элементов, их понадобится 29 штук. Чтобы при затемнении одного элемента в цепи не возникал обратный ток, нужно в разрыв минусовой шины каждого фотоэлемента впаять по диоду Шоттки.

Из одного модуля можно сделать солнечную батарею, но её мощность будет минимальной. Поэтому солнечные панели собираются из нескольких параллельно подключённых модулей.

Обезжирьте стекло и аккуратно приклейте к нему собранные модули. В качестве клея используйте эпоксидную смолу, она при застывании не мутнеет и не препятствует попаданию света на фотоэлементы. Не используйте другие клеи, даже если они кажутся хорошими.

После схватывания эпоксидки установите стекло в раму из алюминиевого профиля, заранее просверлив в ней отверстие для проводов. Припаяйте выводы модулей к проводам и просуньте их наружу. Для герметичности залейте всю конструкцию эпоксидкой.

Застывшая эпоксидная смола приклеит стекло к раме и защитит фотоэлементы от влаги и пыли.

Особенности установки на доме

Собранную солнечную панель можно установить на крыше, но лучшим вариантом будет её установка на южную стену дома. Установленная на ней панель будет находиться под солнечными лучами почти весь световой день.

Повесьте щиток на стену и закрепите в щитке контроллер, инвертор и клеммники со вставленными в них предохранителями. Заведите в щиток провода и подключите их согласно схеме. Помните, что при зарядке из аккумулятора выделяются ядовитые газы, поэтому его нужно размещать в хорошо проветриваемом помещении.

При запитывании внутридомового освещения от инвертора часть энергии теряется при преобразовании
. Чтобы не приходилось зря тратить запасы из автономного источника энергии, дома установите систему освещения, работающую от 12 вольт.

Солнечные коллекторы для нагрева

Говоря о СЭС, преобразующих свет в электричество, нельзя не упомянуть о другой разновидности солнечных панелей.

Солнечные коллекторы применяются в системах отопления и горячего водоснабжения и бывают:

Воздушные.
Трубчатые.
Вакуумные.
Плоские.

Внутри воздушных коллекторов находятся покрытые светопоглощающим составом пластины. Они нагреваются солнцем и отдают тепло циркулирующему по коллектору воздуху, которым отапливают жилище.

Для увеличения площади рабочей поверхности в воздушных коллекторах используют гофрированные пластины.

В корпусе трубчатых коллекторов расположены стеклянные трубки, окрашенные изнутри чёрной краской. Солнечный свет, попадая на краску, нагревает её. Затем тепло передаётся бегущей по трубкам воде.

Вакуумные коллекторы представляют собой разновидность трубчатых. В ней окрашенные трубки вставлены в прозрачные, обладающие большим диаметром. Между ними находится вакуум, уменьшающий потери тепла из внутренней трубки.

Самыми простыми и дешёвыми из всех являются плоские коллекторы. Они состоят из пластины, под которой находятся трубки с циркулирующей водой, закрытые снизу слоем теплоизоляционного материала. КПД у плоских коллекторов — самый низкий.

Схема подключения к системе водоснабжения:

Воздух из коллектора поступает в дом напрямую, а вода сначала поступает в бойлеры, где подогревается ТЭНами до нужной температуры. Из бойлера горячая вода подаётся на кухню и в ванную, также она используется для отопления.

Как сделать ветрогенератор

Солнечные электростанции не работают ночью и в пасмурную погоду, а электричество требуется всегда. Поэтому, проектируя альтернативную энергетику для дома своими руками, нужно предусмотреть в ней генератор, не зависящий от солнца.

Для использования в качестве второго источника энергии отлично подойдёт ветрогенератор. Его можно собрать даже из б/у запчастей, что существенно сэкономит ваши средства.

Список того, что понадобится для сборки ветряка:

Генератор с магнитным возбуждением от грузовика или трактора.
Труба с наружным диаметром 60 мм и длиной 7 метров.
Полтора метра трубы с внутренним диаметром 60 мм.
Стальной трос.
Скобы и колышки для крепления троса.
Провода, сечением 4 мм².
Повышающий редуктор 1 к 50.
ПВХ труба, диаметром 200 мм.
Диск от циркулярной пилы.
Два разъёма EC-5.
Кусок стального листа, толщиной 1 мм.
Лист алюминия, толщиной 0,5 мм.
Подшипник под внутренний диаметр мачты.
Муфта для соединения валов генератора и редуктора.
Труба под внутренний диаметр подшипника, длина — 60 см.

Все эти материалы продаются в строительном и в автомагазине. Новые редукторы с генератором стоят дорого, поэтому их лучше купить на барахолке.

Изготовление ветроколеса для дома

Главным элементом любого ветряка являются лопасти, поэтому их нужно изготовить первыми.

Чтобы определиться с размерами, используйте таблицу.

Ветроколесо по мощности в идеале должно совпадать с генератором, но из-за чрезмерно больших размеров получающегося колеса это не всегда возможно. Поэтому чаще всего мощность лопастей значительно ниже таковой у генератора. В этом нет ничего страшного.

Разрежьте ПВХ трубу на отрезки, равные длине лопастей. Распилите их пополам по продольной оси. Перерисуйте на половинки трубы разметку и по ней вырежьте лопасти. Отпилите от заготовок треугольники. Из стального листа вырежьте крепления для лопастей и просверлите в них дырки. Возьмите диск от циркулярной пилы, насверлите в нём отверстий и болтами прикрутите лопасти к диску.

Сборка, установка и подключение

Выройте яму и забетонируйте в ней трубу с внутренним диаметром 60 мм. Возьмите семиметровую трубу и, отступив 1 метр от края, установите на неё скобы. Вварите в тот же край трубы подшипник, используя аргонную сварку.

Согните из стального листа раму и снизу приварите к ней трубу, которая влезает в подшипник. Закрепите на раме редуктор с генератором, соединив их валы. Установите снизу рамы и на верхушке мачты 2 ограничителя в виде штырей. Они не дадут раме поворачиваться больше, чем на 360 градусов. Сделайте флюгер из алюминиевого листа и закрепите его на задней части рамы. В основании мачты просверлите отверстие для провода.

Подключите к генератору провод и протяните его сквозь раму и мачту. Оденьте на вал редуктора ветроколесо и закрепите его на нём. Вставьте раму в подшипник и покрутите её. Она должна легко вращаться.

Ветряк в сборе выглядит примерно так:

Лопасти.
Диск от циркулярки.
Редуктор.
Соединительная муфта.
Генератор.
Флюгер.
Крепление флюгера.
Подшипник.
Ограничители.
Мачта.
Провод.

Вбейте в землю колышки так, чтобы расстояние от мачты до каждого из них было одинаковым. Привяжите тросы ко скобам на мачте. Для установки мачты нужно вызывать автокран. Не пытайтесь установить ветрогенератор самостоятельно! В лучшем случае вы разобьёте ветряк, в худшем — пострадаете сами. После поднятия мачты автокраном, направьте её основание в забетонированную ранее трубу и дождитесь, пока кран опустит её в трубу.

Трос нужно привязывать к колышку в натянутом состоянии. Причём все тросы должны быть привязаны так, чтобы мачта стояла строго вертикально, без перекосов.

Подключать ветрогенератор нужно к зарядному устройству через разъём ЕС-5. Сама зарядка устанавливается в щитке с оборудованием СЭС и подключается напрямую к аккумулятору.

Чтобы не лишиться бытовой техники, во время грозы всегда отключайте ветряк от зарядного устройства.

Сборка электростанции закончена. Теперь вы не останетесь без электричества, даже если вам отключат свет на длительное время. При этом не придётся тратить деньги на топливо для генератора и время на его доставку. Все будет работать автоматически и не потребует вашего вмешательства.

Тарифы на «классические» энергоносители (газ, уголь, бензин, нефть) день ото дня неуклонно повышаются. И это понятно. Ведь человечество давно уже традиционно использует невозобновляемые источники энергии. А их в природе хотя и много, но все же ограниченное количество. Когда-нибудь настанет то время, когда они иссякнут. И придется переключаться, по крайней мере на приватном уровне, на что-либо иное. Сделать альтернативные источники энергии для дома своими руками — лучший вариант для частника, владельца небольшого строения или компактного производства, не требующего огромных энергозатрат.

Прогнозы экономистов и ученых

Некоторые ученые предупреждают: природных ресурсов, используемых человечеством, может не хватить уже представителям ныне живущих поколений, не говоря о потомках! Подсчитано, что в современных условиях обычная семья тратит на оплату света, отопления, бензина для автомобиля до 40 процентов своего бюджета. А по скромным прогнозам экономистов эта доля может вырасти и до 70%! Поэтому для многих представителей так называемого среднего класса (и не только) альтернативные источники энергии для дома, своими руками созданные, — отличный и весьма экономичный выход из складывающейся ситуации.

Наиболее популярные

Вообще-то, практически любой природный фактор можно превращать в энергию. Например, ветер, солнце, силу воды, тепло земных недр, разложение биомасс. Наиболее популярно использование альтернативных источников энергии солнца и ветра. Однако этот вопрос не проработан в достаточной мере на законодательном уровне. Теоретически все ресурсы принадлежат государству. Поэтому, используя такие виды альтернативных источников энергии, как сила ветра или излучение солнца, скорее всего, придется заплатить налог.

Ветер

Подобного рода используют давно (яркий пример — ветряные мельницы, существовавшие еще в древние времена). Лет сорок назад активно начали строить ветряные электростанции. Альтернативные источники энергии для дома, своими руками созданные (миниветрогенераторы), как правило, состоят из специальных лопастей для улавливания ветра, соединенных с генератором напрямую или же через редуктор. Надо иметь в виду, что такой прибор эффективен только в местности, где есть постоянные ветра (например, на побережье моря). Также нужно помнить, что ветряки будут эффективными только при высоте мачты от пятнадцати метров (что довольно проблематично в условиях частного сектора).

Разновидности

Есть ветряки тихоходные. Они предназначены для скорости ветра до шести метров в секунду и характеризуются наличием множества лопастей (иногда до тридцати). Такие приборы малошумные, запускаются и при несильном ветре, но зато имеют низкий КПД при довольно большой парусности. Быстроходные ветряки используют ветер до пятнадцати метров в секунду. Они имеют три или четыре лопасти, достаточно шумно работают и обладают высоким КПД. Из всех видов они самые распространенные в мире. Роторные ветрогенераторы имеют вид бочки с вертикальным расположением лопастей. Они не требуют ориентировки по ветру, но зато у них самый низкий КПД.

Как использовать

Установить ветряки как альтернативные источники энергии своими руками довольно несложно. Вначале необходимо разметить место под мачту во дворе или в удобном месте на участке, где дует постоянно ветер (проанализировав расположение предварительно). Требуется заложить прочный фундамент, чтобы высокая (лучше — более 15 метров) мачта прочно держалась на земле. Ветряк (или несколько приборов) следует выбирать быстроходный. Можно купить в магазине, а тем, у кого руки «правильно выросли», — сделать по соответствующим чертежам самому. Такой информации сейчас довольно много в СМИ и специальной литературе.

Выбирайте тот вариант, который, по отзывам пользователей, покажется самым надежным и посильным в эксплуатации. В момент подключения машины, как показывает опыт, лучше позвать профессионального электрика. Он-то наверняка подскажет, как ваш ветряк правильно подключается, даже если имеется самоучитель и инструкция. И еще: для того чтобы запитать от этой энергии несколько лампочек и приборов (например, телевизор или компьютер), будет необходимо установить сразу несколько ветряков. Так что думайте, насколько вам это по карману. Не забывайте и об основном условии — наличии постоянно дующего ветра. Ведь устанавливать ветрогенератор в глухом лесу, как говорится, пустая трата времени и денег. А вообще-то, ветряки как альтернативные источники энергии своими руками сделать и установить в частном доме представляется вполне возможным и в финансовом, и в физическом плане.

Солнце

Его энергия является поистине неиссякаемой. И к тому же довольно перспективной в использовании. Все мы видели по телевизору европейские варианты «умного дома», где и отопление, и освещение, и нагрев воды производятся за счет применения солнечной энергии. Интересно, что за один год на поверхность почвы и воды попадает столько солнечного излучения, что его (если полностью использовать для получения энергии) хватило бы всему человечеству на многие тысячи лет! Остается, как обычно, только взять то, что «валяется» под ногами. А это бывает не так уж и просто. Загвоздка кроется в довольно низком КПД фотоэлектрических преобразователей и гелиоустановок, придуманных человечеством. Но в этом направлении ведутся постоянные работы ученых.

Гелиоустановки

Такие высокотехнологические приборы, как солнечные альтернативные источники энергии для дома, своими руками изготовить, безусловно, можно (и даже нужно). Только приготовьтесь к тому, что сделать это будет, скорее всего, не так-то просто, и без определенных навыков или помощи специалиста не обойтись!

Для нагрева воды

Наиболее целесообразное и простое использование приборов — для нагрева воды. Разделяют прямой и косвенный нагрев. К прямому относятся разнообразные теплицы, баки для подогрева воды на солнце, парники, застекленные лоджии, веранды, например. Такой вид нагрева позволяет использовать бесплатную солнечную энергию для выработки тепла в любом удобном месте: на крыше, на каком-либо открытом пространстве. В качестве теплоносителя применяют незамерзающие жидкости (антифриз), а последующая происходит в теплообменниках-накопителях. Из них же и производится забор воды на отопление и бытовые нужды.

Кстати, существует детский конструктор «Альтернативные источники энергии» («Знаток»), позволяющий собрать до 130 проектов. Дети в возрасте от пяти лет также могут приобщиться к созданию ветряков, использовать механическую, водную, солнечную энергию для получения электричества.

Солнечные батареи

Развитие привело к созданию солнечных батарей как наиболее эффективному способа использования излучения Солнца. Такого рода панель представляет собой систему полупроводников, преобразующих солнечную энергию в электричество. Подобные системы обеспечивают бесперебойное и надежное, экономически выгодное снабжение частного дома электроэнергией. Особенно эффективны они в труднодоступных районах. Например, в горах, где много солнечных дней в году, а «официальное» снабжение электричеством отсутствует или страдает нерегулярностью. Или в местности, где есть частые перебои с поставкой электроэнергии от основного источника.

Преимущества установки

Подобная установка обладает следующими достоинствами:

не требует прокладывания кабеля к опорам, что значительно удешевляет производство;
минимизированы затраты на установку и обслуживание батарей;
экологическая чистота добываемой энергии;
малый вес солнечных батарей;
полнейшая бесшумность при эксплуатации;
довольно длительный срок использования.

Недостатки

Проблемы альтернативных источников энергии, таких как солнечные батареи, заключаются:

в трудоемком процессе сборки;
в том, что они занимают много места;
чувствительны к механическим повреждениям и загрязнением;
не функционируют в ночное время;
их эффективность сильно зависит от солнечной или пасмурной погоды.

Монтаж

Альтернативные источники энергии — солнечные батареи — монтируются при определенных навыках достаточно легко. Вначале нужно осуществить подбор необходимых материалов для конструкции. Нам понадобятся качественные фотоэлементы (из моно- или поликристаллического кремния). Лучше взять те, работа которых эффективна и при пасмурной погоде — поликристаллы, легкодоступные в наборе. Ячейки покупаем одной фирмы-производителя, чтобы все было совместимо и взаимозаменяемо. Также нужны будут проводники, соединяющие фотоэлементы. Корпус изготавливается из Его габариты определяем по количеству ячеек. Для внешнего покрытия — оргстекло. Для крепления на крышу дома используем саморезы. Для пайки проводов — обыкновенный паяльник. В общем, ничего «военного». При помощи хорошей инструкции, как правило, прилагаемой к набору, можно разобраться самому. На крайний случай пригласить в помощники соседа по даче.

Об альтернативной энергии своими руками | Альтернативная Энергия

Одним из самых главных проигрышей современного мира перед древним не так уж давно стала сильная ограниченность ресурсов. В последнее время, становится всё сложнее добывать полезные ископаемые, так как их всё меньше и меньше чуть ли не с каждым месяцем. Несмотря на эту трагедию, добываемые ресурсы ещё и приносят непоправимый ущерб экологии Земли.

Учёные уже смогли изобрести возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая, энергия морских волн, течений, но государство не очень-то и спешит прекращать сжигание топлива.

Именно поэтому многие люди занимаются производством альтернативной энергии, объединяя вокруг себя немало единомышленников. Учитывая настоящую ситуацию, общество не называет это чудачеством, а всеми силами старается помочь. По всему миру начинают набирать силу «зелёные» технологии производства электроэнергии, которые затем помогают её экономить.

Несомненно, человек всегда пытался облегчить себе жизнь, придумывая новые механизмы, которые из стихийной энергии делали бы механическую. Похожий принцип работы был и у ветряной мельницы, разве что работала она за счёт ветра, а не воды.

Лишь с изобретением электричества у человека появилось огромное количество новых возможностей. Например, стало возможно преобразование механической энергии в электрическую. Делалось же это путём присоединения генератора к движущейся части механизма. Конечно, потом данная система была усовершенствована и «современные» водяные мельницы, получившие название «гидроэлектростанции», стали вырабатывать огромное количество электричества.

Помимо гидроэлектростанций, ветряных комплексов существуют и другие устройства, использующие немного иные доступные человеку энергии:

• Батареи;

• Ветряные генераторы;

• Тепловые насосные станции.

Несмотря на то, что сейчас очень много моделей этих устройств, цена на них кусается – не может быть и речи о быстрой окупаемости. Правда, даже несмотря на это, в народе находятся умельцы, создающие менее дорогие альтернативные агрегаты для получения такой же энергии.

Например, ветряки — потомки тех самых ветряных мельниц, теперь уже вырабатывающих огромное количество киловатт. Как и их дальние предки, нынешние агрегаты имеют простое устройство, что позволяло даже древним людям ими пользоваться. Единственным отличием можно назвать то, что вместо жернов мельницы были установлены приводы на генераторы, преобразующие механическую энергию вращения лопастей в электричество.

Если вы захотите создать свой собственный ветрогенератор, то вам понадобятся:

1. Высокая башня, чтобы можно было улавливать сильные ветра;

2. Лопасти, за счёт которых будет появляться механическая энергия вращения;

3. Генератор, который будет заставлять устройство работать;

4. Накопительная батарея, которая будет заряжать генератор.

Также нужно придумать простейшую схему управления и распределения электричества, иначе все ваши труды просто-напросто канут в лету. Больше информации о ветрогенераторах вы найдете в других публикациях нашего Дзен-канала.

Ставьте палец вверх и подписывайтесь на канал, чтобы видеть новые публикации!

Альтернативные источники энергии для дома сделать самому своими руками. Виды и проблемы альтернативных источников энергии

Тарифы на «классические» энергоносители (газ, уголь, бензин, нефть) день ото дня неуклонно повышаются. И это понятно. Ведь человечество давно уже традиционно использует невозобновляемые источники энергии. А их в природе хотя и много, но все же ограниченное количество. Когда-нибудь настанет то время, когда они иссякнут. И придется переключаться, по крайней мере на приватном уровне, на что-либо иное. Сделать альтернативные источники энергии для дома своими руками – лучший вариант для частника, владельца небольшого строения или компактного производства, не требующего огромных энергозатрат.

Прогнозы экономистов и ученых

Некоторые ученые предупреждают: природных ресурсов, используемых человечеством, может не хватить уже представителям ныне живущих поколений, не говоря о потомках! Подсчитано, что в современных условиях обычная семья тратит на оплату света, отопления, бензина для автомобиля до 40 процентов своего бюджета. А по скромным прогнозам экономистов эта доля может вырасти и до 70%! Поэтому для многих представителей так называемого среднего класса (и не только) альтернативные источники энергии для дома, своими руками созданные, – отличный и весьма экономичный выход из складывающейся ситуации.

Наиболее популярные

Ветер

Подобного рода энергию люди используют давно (яркий пример – ветряные мельницы, существовавшие еще в древние времена). Лет сорок назад активно начали строить ветряные электростанции. Альтернативные источники энергии для дома, своими руками созданные (миниветрогенераторы), как правило, состоят из специальных лопастей для улавливания ветра, соединенных с генератором напрямую или же через редуктор. Надо иметь в виду, что такой прибор эффективен только в местности, где есть постоянные ветра (например, на побережье моря). Также нужно помнить, что ветряки будут эффективными только при высоте мачты от пятнадцати метров (что довольно проблематично в условиях частного сектора).

Разновидности

Как использовать

Установить ветряки как альтернативные источники энергии своими руками довольно несложно. Вначале необходимо разметить место под мачту во дворе или в удобном месте на участке, где дует постоянно ветер (проанализировав расположение предварительно). Требуется заложить прочный фундамент, чтобы высокая (лучше – более 15 метров) мачта прочно держалась на земле. Ветряк (или несколько приборов) следует выбирать быстроходный. Можно купить в магазине, а тем, у кого руки «правильно выросли», — сделать по соответствующим чертежам самому. Такой информации сейчас довольно много в СМИ и специальной литературе.

Советы

Солнце

Гелиоустановки

Для нагрева воды

Наиболее целесообразное и простое использование приборов – для нагрева воды. Разделяют прямой и косвенный нагрев. К прямому относятся разнообразные теплицы, баки для подогрева воды на солнце, парники, застекленные лоджии, веранды, например. Такой вид нагрева позволяет использовать бесплатную солнечную энергию для выработки тепла в любом удобном месте: на крыше, на каком-либо открытом пространстве. В качестве теплоносителя применяют незамерзающие жидкости (антифриз), а последующая передача энергии происходит в теплообменниках-накопителях. Из них же и производится забор воды на отопление и бытовые нужды.

Это интересно

Солнечные батареи

Развитие альтернативных источников энергии привело к созданию солнечных батарей как наиболее эффективному способа использования излучения Солнца. Такого рода панель представляет собой систему полупроводников, преобразующих солнечную энергию в электричество. Подобные системы обеспечивают бесперебойное и надежное, экономически выгодное снабжение частного дома электроэнергией. Особенно эффективны они в труднодоступных районах. Например, в горах, где много солнечных дней в году, а «официальное» снабжение электричеством отсутствует или страдает нерегулярностью. Или в местности, где есть частые перебои с поставкой электроэнергии от основного источника.

Преимущества установки

Подобная установка обладает следующими достоинствами:

не требует прокладывания кабеля к опорам, что значительно удешевляет производство;
минимизированы затраты на установку и обслуживание батарей;
экологическая чистота добываемой энергии;
малый вес солнечных батарей;
полнейшая бесшумность при эксплуатации;
довольно длительный срок использования.

Недостатки

Проблемы альтернативных источников энергии, таких как солнечные батареи, заключаются:

в трудоемком процессе сборки;
в том, что они занимают много места;
чувствительны к механическим повреждениям и загрязнением;
не функционируют в ночное время;
их эффективность сильно зависит от солнечной или пасмурной погоды.

Монтаж

Альтернативные источники энергии – солнечные батареи – монтируются при определенных навыках достаточно легко. Вначале нужно осуществить подбор необходимых материалов для конструкции. Нам понадобятся качественные фотоэлементы (из моно- или поликристаллического кремния). Лучше взять те, работа которых эффективна и при пасмурной погоде – поликристаллы, легкодоступные в наборе. Ячейки покупаем одной фирмы-производителя, чтобы все было совместимо и взаимозаменяемо. Также нужны будут проводники, соединяющие фотоэлементы. Корпус изготавливается из алюминиевых уголков. Его габариты определяем по количеству ячеек. Для внешнего покрытия – оргстекло. Для крепления на крышу дома используем саморезы. Для пайки проводов – обыкновенный паяльник. В общем, ничего «военного». При помощи хорошей инструкции, как правило, прилагаемой к набору, можно разобраться самому. На крайний случай пригласить в помощники соседа по даче.

Альтернативные виды энергии. Обзор источников электичесива

Автор newwebpower На чтение 11 мин. Просмотров 838 Опубликовано 05.11.2016
Обновлено 05.11.2016

Ограниченные запасы ископаемого топлива и глобальное загрязнение окружающей среды заставило человечество искать возобновляемые альтернативные источники такой энергии, чтобы вред от ее переработки был минимальным при приемлемых показателях себестоимости производства, переработки и транспортировки энергоресурсов.

Современные технологии позволяют использовать имеющиеся альтернативные энергетические ресурсы, как в масштабе целой планеты, так и в пределах энергосети квартиры или частного дома.

Буйное развитие жизни на протяжении нескольких миллиардов лет наглядно доказывает обеспеченность Земли источниками энергии. Солнечный свет, тепло недр и химический потенциал позволяют живым организмам осуществлять множественные энергетические обмены, существуя в среде, созданной физическими факторами – температурой, давлением, влажностью, химическим составом.

Круговорот веществ и энергии в природе

Экономические критерии альтернативных источников энергии

Человек издревле использовал энергию ветра как движитель для кораблей, что позволяло развиваться торговле. Возобновляемое топливо из отмерших растений и отходов жизнедеятельности было источником тепла для приготовления пищи и получения первых металлов. Энергия перепада воды приводила в действие мельничные жернова. На протяжении тысячелетий это были основные виды энергии, которые мы теперь называем альтернативными источниками.

С развитием геологии и технологий добычи недр стало экономически выгодней добывать углеводороды и сжигать их для получения энергии по мере необходимости, чем ждать у моря погоды в буквальном смысле, надеясь на удачное совпадение течений, направления ветра, облачности.

Нестабильность и изменчивость погодных условий, а также относительная дешевизна двигателей, работающих на ископаемом топливе, заставили прогресс развиваться по пути использования энергии недр земли.

Диаграмма, демонстрирующая соотношение потребления ископаемых и возобновляемых источников энергии

Усвоенный и переработанный живыми организмами углекислый газ, покоившийся в недрах миллионы лет, снова возвращается в атмосферу при сжигании ископаемых углеводородов, что является источником парникового эффекта и глобального потепления. Благополучие будущих поколений и хрупкое равновесие экосистемы заставляют человечество пересмотреть экономические показатели и использовать альтернативные виды энергии, ведь здоровье дороже всего.

Сознательное использование возобновляемых природой альтернативных источников энергии становится популярным, но, как и прежде, преобладают экономические приоритеты. Но в условиях загородного дома или на даче использование источников альтернативного электричества и тепла может оказаться единственным экономически выгодным вариантом получения энергии, если проведение, подключение и установка линий энергоснабжения окажется слишком дорогой затеей.

Обеспечение удаленного от цивилизации дома минимально необходимым объемом электроэнергии с помощью солнечных панелей и ветрогенератора

Возможности использования альтернативных видов энергии

Пока ученые исследуют новые направления и разрабатывают технологии холодного термоядерного синтеза, домашние мастера могут использовать следующие альтернативные источники энергии для дома:

Солнечный свет;
Энергия ветра;
Биологический газ;
Разница температур;

По данным альтернативным видам возобновляемой энергии существуют готовые решения, успешно внедренные в массовое производство. Например – солнечные батареи, ветрогенераторы, биогазовые установки и тепловые насосы различной мощности можно приобрести вместе с доставкой и установкой, чтобы иметь свои альтернативные источники электричества и тепловой энергии для частного дома.

Промышленно выпускаемая солнечная панель, установленная на крыше частного дома

В каждом отдельном случае должен быть свой собственный план обеспечения домашних электроприборов источниками альтернативной электрической энергии, согласно потребностей и возможностей. Например, для питания ноутбука, планшета, зарядки телефона можно использовать источник напряжением 12 В., и переносные адаптеры. Данного напряжения, при достаточном объеме аккумулятора энергии будет достаточно для освещения при помощи светодиодных лент.

Солнечные батареи и ветрогенераторы должны заряжать аккумуляторы, ввиду непостоянства освещения и силы энергии ветра. С увеличением мощности альтернативных источников электричества и объема аккумуляторов возрастает энергетическая независимость автономного энергоснабжения. Если требуется подключить к альтернативному источнику электричества электроприборы, работающие от 220 В., то применяют преобразователи напряжения.

Схема, иллюстрирующая питание домашних электроприборов от аккумуляторов, заряжаемых ветрогенератором и солнечными панелями

Альтернативная энергия солнечного излучения

В домашних условиях практически невозможно создать фотоэлементы, поэтому конструкторы альтернативных источников энергии используют готовые комплектующие, собирая генерирующие конструкции, добиваясь необходимой мощности. Соединение фотоэлементов последовательно увеличивает выходное напряжение полученного источника электричества, а подключение собранных цепочек параллельно дает больший суммарный ток сборки.

Схема подключения фотоэлементов в сборке

Ориентироваться можно на интенсивность энергии солнечного излучения – это примерно один киловатт на квадратный метр. Также нужно учитывать коэффициент полезного действия солнечных батарей – на данный момент это приблизительно 14%, но ведутся интенсивные разработки для увеличения КПД солнечных генераторов. Выходная мощность зависит от интенсивности излучения и угла падения лучей.

Можно начать с малого – приобрести одну или несколько небольших солнечных батарей, и иметь источник альтернативного электричества на даче в объеме, необходимом для зарядки смартфона или ноутбука, чтобы иметь доступ к глобальной сети интернет. Замеряя ток и напряжение, изучают объемы потребления энергии, обдумывая перспективу дальнейшего расширения использования источников альтернативной электроэнергии.

Установка дополнительных солнечных батарей на крыше дома

Нужно помнить, что солнечный свет также является источником теплового (инфракрасного) излучения, которое может использоваться для нагрева теплоносителя без дальнейшего преобразования энергии в электричество. Данный альтернативный принцип применяется в солнечных коллекторах, где при помощи отражателей инфракрасное излучение концентрируется и передается теплоносителем в систему отопления.

Солнечный коллектор в составе домашней системы отопления

Альтернативная энергия ветра

Простейший путь для самостоятельного создания ветрогенератора – это использовать автомобильный генератор. Для увеличения оборотов и напряжения источника альтернативного электричества (эффективности генерации электрической энергии) следует применить редуктор или ременную передачу. Объяснение всевозможных технологических нюансов выходит за рамки данной статьи – нужно изучать принципы аэродинамики, чтобы понять процесс преобразования скорости потока воздушных масс в альтернативное электричество.

На начальном этапе изучения перспектив преобразования возобновляемых источников альтернативной энергии ветра в электричество, нужно выбрать конструкцию ветряка. Наиболее распространенные конструкции – это лопастной винт с горизонтальной осью, ротор Савониуса, и турбина Дарье. Лопастной винт с тремя лопастями в качестве источника альтернативной энергии – наиболее распространенный вариант для самодельного изготовления.

Разновидности турбин Дарье

При проектировании лопастей винтов большое значение имеет угловая скорость вращения ветряка. Существует так называемый фактор эффективности винта, который зависит от скорости воздушного потока, а также длины, сечения, количества и угла атаки лопастей.

Обобщенно данную концепцию можно понять так – при малом ветре длины лопасти с самым удачным углом атаки будет недостаточно для достижения максимальной эффективности генерации энергии, но с многократным усилением потока и увеличением угловой скорости кромки лопастей будут испытывать чрезмерное сопротивление, которое может их повредить.

Сложный профиль лопасти ветряка

Поэтому длину лопастей рассчитывают исходя из средней скорости ветра, плавно изменяя угол атаки относительно удаления от центра винта. Для предотвращения поломки лопастей при ураганном ветре выводы генератора замыкают накоротко, что препятствует вращению винта. Для приблизительных расчетов можно принимать один киловатт альтернативной электроэнергии от трехлопастного винта диаметром 3 метра при средней скорости ветра 10м/с.

Для создания оптимального профиля лопасти потребуется компьютерное моделирование и ЧПУ станок. В домашних условиях мастера используют подручные материалы и инструменты, стараясь максимально точно воссоздать чертежи альтернативных источников ветровой энергии. В качестве материалов используется дерево, метал, пластик и т.д.
Самодельный винт ветрогенератора, сделанный из дерева и металлической пластины

Для генерации электричества мощности автомобильного генератора может оказаться недостаточно, поэтому мастера своими руками изготавливают генерирующие электрические машины, или переделывают электродвигатели. Наиболее популярная конструкция источника альтернативного электричества – ротор с попеременно размещенными неодимовыми магнитами и статором с обмотками.

Роторы самодельного генератораСтатор с обмотками для самодельного генератора

Альтернативная энергия биогаза

Биологический газ в качестве источника энергии получают в основном двумя способами – это пиролиз и анаэробное (без доступа кислорода) разложение органических веществ. Для пиролиза требуется лимитированная подача кислорода, необходимая для поддержания температуры реакции, при этом выделяются горючие газы: метан, водород, угарный газ и другие соединения: углекислый газ, уксусная кислота, вода, зольные остатки. В качестве источника для пиролиза лучше всего подходит топливо с большим содержанием смол. На видео ниже показана наглядная демонстрация выделения горючих газов из древесины при нагреве.

Для синтеза биогаза из отходов жизнедеятельности организмов применяются метантанки различных конструкций. Устанавливать метантанк дома своими руками имеет смысл при наличии в домашнем хозяйстве курятника, свинарника и поголовья крупного рогатого скота. Основной газ на выходе – метан, но большое количество примеси сероводорода и других органических соединений требует применения систем очищения для удаления запаха и предотвращения засорения горелок в тепловых генераторах или загрязнения топливных трактов двигателя.

Нужно основательное изучение энергии химических процессов, технологий с постепенным набором опыта, пройдя путь проб и ошибок, чтобы получить на выходе источника горючий биологический газ приемлемого качества.

Независимо от происхождения, после очистки смесь газов подается в теплогенератор (котел, печь, конфорка плиты) или в карбюратор бензинового генератора, — такими способами получается полноценная альтернативная энергия своими руками. При достаточной мощности газогенераторов возможно не только обеспечение дома альтернативной энергией, но и обеспечивается работа небольшого производства, как показано на видео:

Тепловые машины для экономии и получения альтернативной энергии

Тепловые насосы широко применяются в холодильниках и кондиционерах. Было замечено, для перемещения тепла требуется в несколько раз меньше энергии, чем для его генерации. Поэтому студеная вода из скважины имеет тепловой потенциал относительно морозной погоды. Понижая температуру проточной воды из скважины или из глубин незамерзающего озера, тепловые насосы отбирают тепло и передают его в систему отопления, при этом достигается значительная экономия электричества.

Экономия электроэнергии с помощью теплового насоса

Другой тип тепловой машины – двигатель Стирлинга, работающий от энергии разницы температур в замкнутой системе цилиндров и поршней, размещенных на коленчатом вале под углом 90º. Вращение коленвала может использоваться для генерации электричества. В сети имеется множество материалов из проверенных источников, подробно объясняющих принцип действия двигателя Стирлинга, и даже приводятся примеры самодельных конструкций, как на видео ниже:

Чтобы получить максимально стабильное и независимое электричество на даче или в частном доме потребуется совмещения нескольких альтернативных источников энергии.

Новаторские идеи по созданию альтернативных источников энергии

Целиком и полностью охватить весь спектр возможностей возобновляемой альтернативной энергетики не сможет ни один знаток. Альтернативные источники энергии имеются буквально в каждой живой клетке. Например, водоросль хлореллы давно известна как источник белков в корме для рыб.

Ставятся опыты по выращиванию хлореллы в невесомости, для применения в качестве пищи космонавтов при дальних космических перелетах в будущем. Энергетический потенциал водорослей и других простых организмов изучается для синтеза горючих углеводородов.

Аккумулирование солнечного света в живых клетках хлореллы, выращиваемой в промышленных установках

Нужно иметь в виду, что преобразователя и аккумулятора энергии солнечного света лучшего, чем фторопласт живой клетки пока не придумано. Поэтому потенциальные возобновляемые источники альтернативного электричества имеются в каждом зеленом листе, осуществляющем фотосинтез.

Основная сложность состоит в том, чтобы собрать органический материал, при помощи химических и физических процессов достать оттуда энергию и преобразовать ее в электричество. Уже сейчас большие площади аграрных земель отводятся под выращивание альтернативных энергетических культур.

Уборка мискантуса — энергетической агротехнической культуры

Другим колоссальным источником альтернативной энергии может служить атмосферное электричество. Энергия молний огромная и обладает разрушительными воздействиями, и для защиты от них используются молниеотводы.

альтТрудности с обузданием энергетического потенциала молнии и атмосферного электричества состоят в большом напряжении и силе тока разряда за очень короткое время, что требует создания многоступенчатых систем из конденсаторов для накопления заряда с последующим использованием запасенной энергии. Также хорошие перспективы имеются у статического атмосферного электричества.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ Источники ЭНЕРГИИ для ДОМА

Выберите подкатегорию

Альтернативная энергетика для дома – отличный вариант для тех владельцев недвижимости, которые ценят нетрадиционные возобновляемые источники энергии и желают стать более энергонезависимыми, оборудовать свой дом по последнему слову техники. Если грамотно настроить систему жизнеобеспечения, можно эффективно применять энергоресурсы, которые отличаются экологичностью и простотой. Различные гелиосистемы и солнечные батареи вместе с прилагающимися к системам аккумуляторами и инверторами теперь можно приобрести в нашем интернет-магазине.

Купить альтернативные источники энергии для дома — лучшая цена в Украине

Компания «Meners» предлагает альтернативные источники энергии для дома по самым разумным ценам: выгодная покупка станет первым шагом к независимости от энергоисточников и сделает вас более уверенными в завтрашнем дне.

Альтернативная электроэнергия для частного дома обладает целым рядом весомых преимуществ: это не только экологическая чистота, бережное отношение к ресурсам природы и окружающей среды, но и высокая возобновляемость. Сейчас становится модным и перспективным использовать энергию солнца и ветра, а с ростом тарифов на электроэнергию и топливо такие системы становятся великолепным решением для экономного хозяина.

В каталоге нашего интернет-магазина мы собрали самые эффективные системы, которые позволяют обеспечить дом теплом, горячей водой и комфортным температурным режимом. В ассортименте вы найдете все необходимое для обустройства «умного дома»: все представленные в продаже альтернативные источники энергии для дома и вспомогательные товары прошли тщательную и многоплановую проверку. С такими системами вы сможете не только экономить средства, но и быть уверенными в том, что ваше жилье спроектировано согласно самым эргономичным решениям!

Альтернативные источники энергии для дома в интернет-магазине «Менерс»

Если вы заинтересованы в экономии и хотите стать независимыми от энергоносителей и централизованного отопления, вы можете себе позволить различные альтернативные источники энергии – купить их теперь можно у нас. Профессионалы подберут вам лучшие проекты, привезут и установят технику! Мы предлагаем разумные цены, удобные условия покупки, хороший выбор систем на любые вкусы и потребности, а также оказываем услуги по доставке и качественно выполняем пусконаладочные работы!

А для непредвиденных обстоятельств вам пригодятся устройства для автономного электроснабжения.

Раскрыть

Instructables ’10 проектов по производству чистой энергии своими руками

Выработка энергии для зарядки и питания устройств или бытовой техники бесплатно — предел мечтаний многих. Вот несколько идей, как добиться этого в домашних условиях или хотя бы приблизиться к этому.

Дело в том, что прежде чем монтировать солнечные батареи на крыше дома или покупать ветряк или солнечный котел, следует подумать, экономически ли это выгодно, хотя, несомненно, чрезвычайно экологично.Мы живем во времена, когда правительства постоянно меняют политику в отношении производства электроэнергии на дому, и всегда сложно сказать, что будет дальше.

В этом отношении минимальные финансовые вложения, максимум DIY домашние развлечения и максимум почти бесплатное производство энергии были бы идеальным решением в идеальном мире. Хорошо, да, я осмелюсь сказать, что невозможно сделать энергию из воздуха, не вкладывая абсолютно ничего, но есть способы создать свою собственную энергию. Вы можете создавать устройства, которые дадут вам тот небольшой непрерывный поток бесплатно, который вам действительно нужен.

Вот несколько выборов для проектов «Сделай сам» , которые могут дать вам советы, рекомендации и идеи о том, как генерировать собственную энергию и давать энергию бесплатно. Все они приняли участие в американо-мексиканском конкурсе инноваций, который в настоящее время требует большего количества участников на одном из наших любимых сайтов DIY — Instructables.

1. Устройство автоматического полива растений

Комнатные растения — замечательная вещь.Они не только озеленяют пространство, оживляя часто стерильную среду, но и служат многим целям — от добавления цвета до очистки воздуха и удаления загрязняющих веществ. Но самая большая проблема возникает, как только мы планируем этот столь желанный двухнедельный отпуск, который заставит нас перезарядить наши батареи, но, к сожалению, вполне может приговорить наши любимые комнатные растения.

К счастью, мастера DIY не допустят этого. Благодаря пользователю JM1999, вот учебник, который может помочь нам сделать устройство для полива растений, которое работает автоматически.Это чрезвычайно легко и не требует никакого сложного оборудования — только несколько мелочей и много доброй воли.

2. Прототип свободной энергии

Это настоящее дело. Учебное пособие, которое не только проведет вас по пути создания прототипа свободной энергии, но также поможет вам построить собственный водородный топливный элемент. После запуска устройство может генерировать газ, который приводит в действие генератор переменного тока мощностью 5,5 л.с., производящий 2,2 кВт постоянного электричества 220 В.

3.Квантовая батарея

Некоторое время назад мы публиковали статью о том, как сделать аккумулятор своими руками, которая, к сожалению, не вызвала большого интереса. Думаю, из-за того, что в процессе задействовано так много токсичных химикатов и опасностей, иногда безопаснее выбрать магазинную модель. Теперь, вот еще один учебник, который может быть намного более успешным.

В результате самодельная квантовая батарея должна быть очень эффективной, но для ее реализации требуются значительные инвестиции и высокотехнологичные инструменты.Милен, автор учебника, имеет целью привлечь внимание потенциальных добровольцев, у которых есть деньги, время и необходимое оборудование, чтобы проверить, действительно ли это работает. Может, это ты? Интересно узнать, работает ли он на самом деле.

4. Простая банка для приготовления пищи на солнечной энергии

Во многих частях мира пастеризация воды или доступ к энергии для приготовления пищи — это просто удовольствие, а часто даже мечта. Но даже если вы можете делать все эти вещи, как вам угодно, и на вас не особо давят обстоятельства, иметь возможность приготовить воскресный обед, используя только солнечную энергию, действительно круто.

Этот урок от heguer_ryu проведет вас через 8 простых шагов, которые превратят несколько банок Мейсона, черную краску и несколько дополнительных деталей в полностью функционирующие банки для приготовления пищи, уменьшенную версию нашей любимой солнечной печи, сделанной своими руками.

5. Используйте мышцы, чтобы зарядить телефон

Поначалу это может показаться забавным, но если подумать, зарядное устройство для телефона, использующее только механическую энергию, может оказаться чрезвычайно полезным в экстренных случаях, когда нет электропитания в течение нескольких дней. На самом деле, именно поэтому Ганеш Селварадж придумал простое зарядное устройство, состоящее из простых, легкодоступных деталей и использующее мышечную силу.Проверьте учебник, это настоящее удовольствие. Вот демонстрационное видео.

6. Солнечный трекер с шаговым двигателем

Похоже, многие пользователи хотят следовать этому руководству (судя по комментариям пользователей под ним). Собственно, в этом нет ничего удивительного, ведь с помощью простого солнечного трекера можно повысить эффективность любого устройства, улавливающего солнечную энергию. Единственное разочарование в этом заключается в том, что учебник полностью представлен на испанском языке. Изобретатель, hectorhhg, обещает очень скоро предоставить инструкции по 11 шагам на английском языке, так что следите за ними, мы тоже это сделаем.

7. Велосипедное зарядное устройство для телефона

Это то, что я очень хочу попробовать и сделать. Судя по всему, за 9 простых шагов вы сможете сделать полностью функционирующее зарядное устройство для мобильного телефона, использующее энергию, вырабатываемую вашим велосипедом. Вам не нужно много компонентов, чтобы заставить его работать, и на самом деле вам даже не нужно много времени. Если вы серьезный велосипедист и в вашем мире нет пункта назначения, куда нельзя было бы добраться на двух колесах, то это определенно стоит рассмотреть.

8. Делайте энергию из сорняков

Идея здесь представляет собой меньшую и немного более дешевую альтернативу биогазовой установке, которую мы показывали вам, как построить у себя на заднем дворе некоторое время назад. Это руководство проведет вас через процесс создания собственного сверхдоступного анаэробного дигестора. Более того, это на самом деле дает совершенно новую цель всем этим сорнякам, которые растут у вас в саду и вы не знаете, что с ними делать. Изобретатель Антонирай подсчитал, что система может сделать 0.226 кубометров газа (0,818 МДж) из 2,5 кг сорняков. Более того, навозная жижа, которая получается из него, является отличным компостным материалом для сада.

9. Создавайте энергию, двигая руками

Кинетическая энергия использовалась для выработки энергии в виде многочисленных устройств, которые часто не оправдывают высоких ожиданий, возложенных на них с самого начала. Но это устройство здесь, руководство предоставлено пользователем ayush290, кажется довольно крутым, и это определенно то, на что можно потратить воскресенье после обеда.

По сути, вам нужна электроника, двигатель, шестерни и шкивы, и вы получите небольшую машину, которая превращает 10-15 минут ручного вращения в целых 12 вольт (хотя производитель ограничил его до 5 вольт, поэтому он может использовать его только для зарядки мобильных телефонов). Проще говоря, это время, проведенное за вращением, зарядит ваш телефон на 40-50% и вполне может помочь вам сжечь несколько дополнительных калорий в пути.

10. Зарядное устройство FireCharger

В этом учебном пособии дается пошаговое руководство, которое поможет вам создать собственное устройство FireCharger своими руками.Его цель состоит в том, чтобы, по сути, дать толчок горящему дереву и придать дополнительную мощность огню, которая необходима для длительного поддержания постоянного тепла. Устройство в значительной степени позволяет использовать любую сырую или пересушенную древесину и сжигать ее при очень высоких температурах. Да, на рынке есть аналогичные устройства, и, по-видимому, вы можете добиться того же эффекта с помощью дешевого фена, но этот бесплатный, а бесплатный — это всегда здорово.

Засучите рукава, выберите день недели, который вы посвятите этому, и почему бы просто не пройтись по списку и не сделать их все? Хорошо, я оставляю это вам, но я считаю, что все (или большинство) стоит хотя бы попробовать.

Изображения (c) Инструкции/различные пользователи

(Посетили 23 124 раза, сегодня посетили 1 раз)

Руководство по возобновляемым источникам энергии 2019 | Солнечная энергия дома

Одним из самых популярных и эффективных способов производства возобновляемой энергии являются фотоэлектрические (PV) панели. Панели обычно размещают на крыше или во дворе, где они улавливают солнечную энергию и преобразуют ее в электричество. И в зависимости от вашей широты и ориентации панелей вы можете генерировать 10 или более ватт на квадратный фут.По данным Управления энергетической информации США, при расчете солнечной системы правильного размера для вашего дома имейте в виду, что среднее американское домашнее хозяйство потребляет около 900 киловатт-часов (кВтч) электроэнергии в месяц.

Есть два распространенных способа получить солнечную фотоэлектрическую систему: лизинг солнечных батарей и полное право собственности. Возможно, вы получали рассылки от компаний, предлагающих бесплатные солнечные лизинговые системы. И хотя это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, системы бесплатны, включая солнечные батареи и установку.Эти сделки известны как договоренности о покупке электроэнергии (PPA), и вот как они работают: третья сторона нанимает монтажную бригаду и покрывает стоимость солнечной системы. Затем он взимает плату только за солнечную энергию, произведенную системой. Ставка фиксируется на определенный период времени и, как правило, намного ниже той, которую вы в настоящее время платите коммунальной компании. Основное преимущество, как упоминалось ранее, заключается в том, что вы ничего не платите за установку или обслуживание. Однако вы также не имеете права на получение каких-либо налоговых льгот или скидок; они идут напрямую в лизинговую компанию.

Имея прямое право собственности, вы получаете 100 процентов солнечной энергии, производимой системой, и вы имеете право на получение всех государственных и федеральных налоговых льгот, скидок и поощрений. Недостатком является то, что вы должны платить за всю систему, включая панели, установку и обслуживание. Тем не менее, большинство домовладельцев окупают затраты в течение нескольких лет за счет более низких счетов за электроэнергию, и даже раньше, если система производит избыток электроэнергии, которую можно продать обратно коммунальной компании.

Вот альтернатива солнечным панелям, установленным на крыше: если срок службы вашей нынешней крыши приближается к концу, вы можете подумать об инвестировании в солнечную черепицу.Солнечная черепица, также известная как встроенная в здание фотогальваника (BIPV), представляет собой тонкую плоскую солнечную панель, которая заменяет многие из существующих черепиц на крыше. В результате BIPV выглядят менее навязчиво и выглядят более изящно, чем традиционные фотоэлектрические панели, которые устанавливаются поверх вашей текущей крыши. Солнечная черепица в настоящее время доступна от нескольких компаний, включая CertainTeed, Tesla Solar Roof и SunTegra.

Конечно, недостатком солнечной энергии является то, что она работает только на восходе солнца. Если вы хотите снабжать свой дом энергией, когда солнце садится, вам нужно будет платить за электроэнергию в сети или инвестировать во второй тип возобновляемой энергии.

Возобновляемая энергия | Рекомендованная розничная цена

Возобновляемые источники энергии (например, солнечная энергия и энергия ветра) — это более чистый и экологичный способ обеспечения современной жизни энергией.

Возобновляемый источник энергии:

Происходит от природы или естественного процесса, такого как ветер или солнечный свет
Быстро восстанавливается природой (по сравнению с традиционными источниками энергии, такими как природный газ)
Практически безграничен (хотя может быть ограничен количеством энергии, которое может быть произведено за короткий промежуток времени)
Экологичен и помогает сократить выбросы парниковых газов

Наш портфель возобновляемых источников энергии

В рамках нашей цели сократить углеродоемкость на 90% к 2050 году SRP расширяет свой портфель возобновляемых источников энергии. Мы обязались добавить в нашу систему 2025 МВт солнечной энергии к 2025 году.

О нашем портфолио

Комбинация возобновляемых источников энергии

SRP включает в себя два типа солнечной энергии: коммунальную и крышную. Солнечная энергия коммунального масштаба производится крупными солнечными установками. Солнечная энергия на крыше поступает от жилых солнечных панелей. Если эти панели установлены в рамках специального предложения для клиентов, SRP сохраняет кредиты на возобновляемую энергию.

Больше, чем чистый воздух

Возобновляемые источники энергии не только сокращают выбросы углерода, они также могут экономить воду и использовать отходы в качестве топлива. Вот как возобновляемые источники энергии в портфолио SRP помогают создать более здоровую окружающую среду.

Биомасса : Ново биоэлектростанция в Сноуфлейке, штат Аризона, использует горючее топливо (например, древесину) для выработки электроэнергии. Завод получает большую часть своего топлива от стратегических операций по прореживанию леса, что не позволяет непригодной для использования древесине попасть на свалку.
Солнечная и ветровая энергия : В дополнение к тому, что солнечная и ветровая энергетика не содержит вредных выбросов, используется примерно на 70% меньше воды, чем при традиционном производстве электроэнергии.
Геотермальная энергия : Геотермальная энергия использует тепло перегретой воды глубоко под землей для выработки электроэнергии. Этот метод не использует топливо и производит почти нулевые выбросы. Он также является возобновляемым: пар и вода, используемые для производства энергии, могут быть возвращены под землю.

Гибкость генерации

Поскольку солнечная и ветровая энергия являются переменными ресурсами (то есть они колеблются), для генерирующих станций SRP важно иметь достаточную эксплуатационную гибкость, чтобы реагировать на эти изменения в поставках. Компания SRP добавила различные технологии, в том числе газовые и аккумуляторные, чтобы удовлетворить растущий спрос, особенно в самые жаркие месяцы года.

Проект Generation Flexibility был разработан, чтобы показать, как мы можем увеличить мощность и гибкость нашего существующего парка.Основываясь на выводах Этапа 1, SRP сосредоточится на модернизации газовых турбин и канальных горелок. На этапе 2 мы спланируем внедрение обновлений блока и расширим нашу дорожную карту, включив в нее другие генерирующие активы.

Возобновляемая энергия и электричество | Устойчивая энергия | Возобновляемая энергия

(обновлено в августе 2021 г.)

Широко распространена поддержка использования возобновляемых источников энергии, особенно солнечной и ветровой энергии, которые обеспечивают электроэнергию без каких-либо выбросов углекислого газа.
Их использование для производства электроэнергии зависит от стоимости и эффективности технологии, которая постоянно совершенствуется, что снижает затраты на пиковый киловатт и на кВтч в источнике.
Использование солнечной и ветровой электроэнергии в сети становится проблематичным на высоких уровнях по сложным, но хорошо доказанным причинам. Предложение не соответствует спросу.
Требуется резервная генерирующая мощность из-за непостоянства солнечной и ветровой энергии.Системные затраты растут с увеличением доли переменных возобновляемых источников энергии.
Параметры политики для поддержки возобновляемых источников энергии, как правило, необходимы для предоставления приоритета в энергосистемах, а также для их субсидирования, и примерно в 50 странах есть такие положения.
Использование солнечной и ветровой электроэнергии в автономной системе требует соответствующей аккумуляторной батареи или другого накопителя.
Возможность крупномасштабного использования водорода в будущем в качестве транспортного топлива увеличивает потенциал как непосредственного использования возобновляемых источников энергии, так и поставок электроэнергии для базовой нагрузки в непиковые периоды.

Технология использования сил природы для выполнения работы для удовлетворения человеческих потребностей так же стара, как и первый парусный корабль. Но внимание переключилось с возобновляемых источников, поскольку промышленная революция развивалась на основе концентрированной энергии, заключенной в ископаемом топливе. Это усугублялось растущим использованием сетчатого электричества на основе ископаемого топлива и важностью портативных источников энергии высокой плотности для транспорта — эра нефти.

По мере того, как спрос на электроэнергию рос, а поставка в основном зависела от ископаемого топлива, а также от гидроэнергетики, а затем и от атомной энергии, возникли опасения по поводу выбросов двуокиси углерода (CO ₂ ), способствующих возможному глобальному потеплению. Внимание вновь обратилось к огромным источникам энергии, бушующим вокруг нас в природе – солнцу, ветру и, в частности, морям. Никогда не было никаких сомнений в их масштабах, задача всегда заключалась в том, чтобы использовать их для удовлетворения спроса на надежную и доступную электроэнергию.

Сегодня многие страны достигли значительных успехов в решении этой задачи, а также проверяют практические пределы использования энергии ветра и солнца (переменные возобновляемые источники энергии, ПВИЭ). Относительно разбавленная природа ветра и солнца означает, что их использование очень материалоемко — во много раз больше, чем из энергоемких источников.

Ветряные турбины получили значительное развитие в последние десятилетия, солнечная фотоэлектрическая технология стала намного более эффективной, а перспективы использования энергии приливов и волн улучшились. В частности, солнечные тепловые технологии (с некоторым накоплением тепла) имеют большой потенциал в солнечном климате. С поощрением правительства к использованию ветряных и солнечных технологий их стоимость снизилась и теперь находится в той же лиге за киловатт-час, отправляемый с электростанции, что и стоимость технологий, работающих на ископаемом топливе, особенно там, где при производстве электроэнергии с их помощью взимается плата за выбросы углерода. .

Однако изменчивость ветровой и солнечной энергии не соответствует большей части спроса, и, поскольку в ряде стран были построены значительные мощности в ответ на правительственные стимулы, периодическая массовая выработка – а иногда и нулевая выработка – из этих источников создают серьезные проблемы. в поддержании надежности и экономической жизнеспособности всей системы. Новый акцент делается на системных затратах, связанных с обеспечением надежного предложения для удовлетворения спроса.

В следующем тексте приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) используется для обозначения средней стоимости единицы электроэнергии, выработанной на фактической установке, что позволяет возмещать все затраты в течение срока службы установки. Сюда входят капитал, финансирование, эксплуатация и техническое обслуживание, топливо (если есть) и вывод из эксплуатации.

Другим важным показателем является окупаемость вложенной энергии (EROI). Это не котируется для конкретных проектов, а является предметом более общих исследований. EROI представляет собой отношение энергии, поставляемой процессом, к энергии, прямо или косвенно используемой в этом процессе, и является частью анализа жизненного цикла (LCA). EROI около 7 считается экономически безубыточным для развитых стран.Средний показатель EROI в США по всем генерирующим технологиям составляет около 40. Крупное опубликованное исследование EROI, проведенное Weissbach et al (2013 г.), показало: «Атомные, гидроэнергетические, угольные и газовые энергосистемы (в этом порядке) относятся к на порядок эффективнее, чем фотогальваника и энергия ветра». Это поднимает вопросы об устойчивости ветряных и солнечных фотоэлектрических систем, которые еще не были учтены в национальной энергетической политике. Более полный отчет о EROI в производстве электроэнергии содержится в информационном документе о возврате инвестиций в энергию.

В документе World Energy Outlook 2016 (WEO2016) отмечается, что ПВИЭ обладают пятью техническими свойствами, которые отличают их от более традиционных форм производства электроэнергии. Во-первых, их максимальная мощность колеблется в зависимости от наличия ветра и солнечного света в реальном времени. Во-вторых, такие колебания можно точно предсказать лишь за несколько часов или дней вперед. В-третьих, они несинхронны и используют устройства, известные как силовые преобразователи, для подключения к сети (это может иметь значение с точки зрения обеспечения стабильности энергосистем).В-четвертых, они более модульны и могут быть развернуты гораздо более распределенным образом. В-пятых, в отличие от ископаемого или ядерного топлива, ветер и солнечный свет нельзя транспортировать, и, хотя возобновляемые источники энергии доступны во многих областях, лучшие ресурсы часто находятся на расстоянии от центров нагрузки, что в некоторых случаях увеличивает затраты на подключение.

Эти моменты более полно изложены и смоделированы в публикации Агентства по ядерной энергии ОЭСР (NEA) 2019 года «Затраты на обезуглероживание: системные затраты с высокой долей ядерной энергии и возобновляемых источников энергии».Все моделирование находится в пределах ограничения выбросов 50 г CO ₂ на кВтч и дает количественную оценку системных затрат из-за различных уровней ввода ПВИЭ, несмотря на снижение затрат LCOE (и нулевые предельные затраты) для них. Концепция системных эффектов, которые в значительной степени обусловлены перечисленными выше свойствами ПВИЭ, была концептуализирована и широко исследована как Международным энергетическим агентством ОЭСР (МЭА), так и АЯЭ наряду с исследованиями академических кругов, промышленности и правительств. Системные эффекты часто делятся на следующие четыре широко определенные категории:

Затраты на профиль (также называемые некоторыми исследователями затратами на использование или затратами на резервное копирование).
Балансирующие расходы.
Стоимость сети.
Стоимость подключения к сети (иногда включается в LCOE).

В исследовании NEA 2019 года говорится: «Профильные затраты (или затраты на утилизацию) относятся к увеличению стоимости производства электроэнергетической системы в целом в ответ на изменчивость выработки ПВИЭ. Таким образом, они лежат в основе понятия системных эффектов. Они учитывают, в частности, тот факт, что в большинстве случаев обеспечение остаточной нагрузки в системе с ПВИЭ обходится дороже, чем в эквивалентной системе, в которой ПВИЭ заменены управляемыми установками.»

Высокие уровни ПВИЭ требуют значительного усиления мер системной интеграции. Эти меры включают в себя гибкие источники энергии, такие как гидроэлектростанции и газовые турбины открытого цикла, меры на стороне спроса, накопление электроэнергии, мощные и интеллектуальные передающие и распределительные сети. Затраты на все это, помимо затрат на производство, составляют системные затраты. Стоимость системы на уровне сети для ПВИЭ, где они заменяют управляемые источники, высока (15-80 долл. США/МВтч), но зависит от страны, контекста и технологии (береговой ветер < морской ветер < солнечные фотоэлектрические системы).(См. следующий раздел «Затраты на системную интеграцию периодического производства электроэнергии из возобновляемых источников».)

Еще одним аспектом рассмотрения таких источников, как ветер и солнечная энергия, в контексте энергоснабжения является то, что их реальная мощность не учитывается, чтобы учесть перебои. В Великобритании это коэффициент 0,43 для ветра и 0,17 для солнечной фотоэлектрической энергии, поэтому заявленная чистая мощность (DNC) — это показатель, используемый в национальной отчетности — «номинальная максимальная мощность генераторной установки для снабжения электроэнергией потребителей».«Это оказывает значительное влияние на публикуемые коэффициенты нагрузки и мощности. Это новое соглашение не соблюдается в данном информационном документе.

Спрос на чистую энергию

Существует фундаментальная привлекательность использования таких сил в эпоху, когда очень хорошо осознают воздействие сжигания ископаемого топлива на окружающую среду и когда устойчивость является этической нормой. Поэтому сегодня основное внимание уделяется как адекватности энергоснабжения в долгосрочной перспективе, так и экологическим последствиям конкретных источников.В этом отношении затраты на выбросы CO ₂ в развитых странах, по крайней мере, коренным образом изменили экономические перспективы экологически чистых источников энергии.

Цена на углерод, определяемая рынком, создает стимулы для источников энергии, которые чище, чем нынешние источники ископаемого топлива, без различия между различными технологиями. Это возлагает на генерирующую компанию обязанность использовать технологии, которые эффективно поставляют электроэнергию потребителю по конкурентоспособной цене.Основными претендентами являются ветер, солнечная энергия и атомная энергия.

Солнце, ветер, волны, реки, приливы и тепло от радиоактивного распада в мантии земли, а также биомасса — все это в изобилии и постоянно, отсюда и термин «возобновляемые источники энергии». Только один из них, сила падающей воды в реках, в течение многих лет в значительной степени использовался для производства электроэнергии, хотя использование ветра быстро растет, и теперь он признан основным источником энергии, на долю которого в 2018 году приходилось почти 5% производства электроэнергии во всем мире. .Солнечная энергия в основном используется человеком в сельском и лесном хозяйстве посредством фотосинтеза, и все чаще она используется для получения тепла. До недавнего времени электричество было нишевым приложением для солнечной энергии. Биомасса (, например, остатки сахарного тростника) сжигается там, где ее можно использовать, но есть серьезные вопросы относительно более широкого использования. Остальные пока мало используются.

Что касается использования обильных возобновляемых источников энергии, помимо крупных гидроэлектростанций, то их реальное использование сопряжено с трудностями. Помимо солнечных фотоэлектрических (PV) систем, которые производят электричество напрямую, вопрос заключается в том, как заставить их вращать динамо-машины для выработки электричества. Если используется тепло, то это происходит через парогенерирующую систему.

Если основным преимуществом этих возобновляемых источников энергии является их изобилие и относительно широкое распространение, то основная проблема, особенно для электроснабжения, состоит в том, чтобы использовать их для удовлетворения спроса, учитывая их изменчивый и рассеянный характер*. Это означает, что должны быть либо надежные дублирующие источники электроэнергии сверх нормального системного резерва, либо какие-то средства крупномасштабного хранения электроэнергии (см. следующий раздел).

* Основным исключением является геотермальная энергия, доступ к которой ограничен.

Также может потребоваться политика, отдающая предпочтение возобновляемым источникам энергии по сравнению с другими источниками. Такая политика, которая в настоящее время действует примерно в 50 странах, включает приоритетное распределение электроэнергии из возобновляемых источников и специальные льготные тарифы, обязательства по квотам и освобождение от налога на энергию.

В 2015 году более 140 стран представили в секретариат Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН) свои предполагаемые определяемые на национальном уровне вклады (INDC) в борьбу с изменением климата.В совокупности это приведет к сокращению выбросов CO2 на душу населения на 8 % к 2025 г. и на 9 % к 2030 г. Здесь следует отметить роль INDC Индии и Китая. Что касается солнечной мощности, то к 2030 году Индия пообещала 246 ГВт, а Китай — 352 ГВт сверх существующих в мире 178 ГВт. Что касается ветра, Китай пообещал 345 ГВт, а Индия — 78 ГВт к 2030 г. сверх мировых мощностей 2015 г.

Перспективы, возможности и проблемы возобновляемых источников энергии обсуждаются ниже в этом контексте.

Кривые нагрузки для типичной электросети (источник: VENcorp)

Эта диаграмма кривой нагрузки показывает, что большая часть спроса на электроэнергию фактически приходится на непрерывную подачу (базовая нагрузка), в то время как некоторая часть приходится на меньший объем предсказуемой подачи примерно на три четверти дня и еще меньше на переменную пиковый спрос до половины времени; часть ночного спроса приходится на системы горячего водоснабжения по дешевым тарифам. С ночной зарядкой электромобилей легко увидеть, как будет расти доля базовой нагрузки, увеличивая возможности для атомных и других заводов, которые их производят. Источник: Vencorp

Большая часть спроса на электроэнергию приходится на непрерывное и надежное снабжение, которое традиционно обеспечивалось за счет производства электроэнергии с базовой нагрузкой. Некоторые из них предназначены для краткосрочных (, например, пиковых нагрузок) требований на широко предсказуемой ежедневной и еженедельной основе. Следовательно, если возобновляемые источники подключены к сети, возникает вопрос о резервных мощностях; для автономной системы хранение энергии является основной проблемой.Помимо гидроаккумулирующих гидросистем (см. Следующий раздел), в настоящее время таких средств в больших масштабах не существует.

Однако явное преимущество солнечных и, в некоторой степени, других возобновляемых источников энергии заключается в том, что они распределены и могут располагаться рядом с точками потребления, тем самым снижая потери при передаче электроэнергии, если традиционные генерирующие установки находятся далеко. Конечно, это же свойство чаще играет роль против ветра, поскольку лучшие места для его использования иногда удалены от населения, а основным резервом отсутствия ветра в одном месте является сильный ветер в другом, поэтому требуется широкая сеть. с гибкой работой.

По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), на конец 2020 года во всем мире было установлено 733 ГВт ветровой мощности (95% на суше), 708 ГВт установленной солнечной фотоэлектрической мощности и 6,5 ГВт солнечной тепловой энергии.

Реки и гидроэнергетика

Гидроэнергетика, использующая потенциальную энергию рек, на сегодняшний день является наиболее хорошо зарекомендовавшим себя способом производства электроэнергии из возобновляемых источников. Он может быть и масштабным — девять из десяти крупнейших электростанций мира являются гидроэлектростанциями, использующими плотины на реках.Китайские «Три ущелья» лидируют с 22,5 ГВт, затем Итайпу в Бразилии с 14 ГВт и Ксилуоду в Китае с 13,9 ГВт. В отличие от ветровой и солнечной генерации, гидроэлектростанции имеют значительную механическую инерцию и работают синхронно, что способствует стабильности сети.

В 2018 году около 63% всей возобновляемой электроэнергии приходилось на гидроэлектростанции, которые поставляли около 4149 ТВтч из 1175 ГВт (по данным IRENA). Исходя из этих цифр, это будет означать, что коэффициент мощности составляет 36%, хотя Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) сообщило, что глобальный средневзвешенный коэффициент мощности для гидроэнергетики в 2017 году составил 47%.

Гидроэнергетика обеспечивает более 17% мировой электроэнергии (>95% в Норвегии, 57% в Канаде, 60% в Швейцарии, 57% в Новой Зеландии, 40% в Швеции, 8% в США, 6% в Австралии). Половина гидромощностей приходится на пять стран: Китай (340 ГВт), США (84 ГВт), Бразилию (109 ГВт), Канаду (81 ГВт) и Россию (54 ГВт). За исключением тех пяти стран, где гидроэнергетика относительно велика (Норвегия, Канада, Швейцария, Новая Зеландия и Швеция), гидромощность обычно используется для удовлетворения пиковых нагрузок, потому что ее очень легко остановить и запустить. Отдельные турбины гидроэлектростанции можно разогнать с нуля до полной мощности примерно за десять минут. Это также означает, что она является идеальным дополнением к ветровой энергии в энергосистеме и, таким образом, наиболее эффективно используется в Дании (см. тематическое исследование ниже).

Гидроэнергетика с использованием крупных водохранилищ на реках не является основным вариантом будущего для развитых стран, поскольку большинство крупных объектов в этих странах, имеющих потенциал для использования гравитации таким образом, либо уже эксплуатируются, либо недоступны по другим причинам, таким как экологические соображения. .Рост к 2030 году ожидается в основном в Китае и Латинской Америке. Китай ввел в эксплуатацию плотину «Три ущелья» стоимостью 26 миллиардов долларов, которая производит 22,5 ГВт и играет важную роль в борьбе с наводнениями, но она привела к перемещению более 1,2 миллиона человек. К 2025 году Бразилия планирует построить новые гидромощности мощностью 25 ГВт, что повлечет за собой значительное воздействие на окружающую среду.

Главным преимуществом гидросистем является их способность выдерживать сезонные (а также ежедневные) высокие пиковые нагрузки. На практике использование накопленной воды иногда осложняется потребностью в орошении, которая может возникать в противофазе с пиковым потреблением электроэнергии.

Гидроэлектростанции могут ограничивать поток воды через каждую турбину для изменения мощности, хотя с турбинами с неподвижными лопастями это снижает эффективность выработки электроэнергии. Более сложные и дорогие турбины Каплана имеют переменный шаг и эффективны при различных скоростях потока. С несколькими турбинами с неподвижными лопастями (, например, турбина Фрэнсиса) они могут работать на полную мощность или отключаться по отдельности.

Русловые гидросистемы обычно намного меньше, чем плотинные, но потенциально имеют более широкое применение.Некоторый краткосрочный водоем может помочь им адаптироваться к ежедневным профилям нагрузки, но, как правило, они добывают воду постоянно, не считая сезонных колебаний речного стока. Большая часть гидромощностей Непала находится в русле реки, которая зимой уменьшается из-за низкого стока. Малые гидроэлектростанции мощностью менее 10 МВт составляют около 12% мировой мощности, и большинство из них являются русловыми. Согласно статистике IRENA, «малая гидроэнергетика» составляет менее 1 МВт и составляет 31 МВт по всему миру, тогда как «средняя гидроэнергетика» (1-10 МВт) составляет 115 МВт.

Гидроаккумулирование обсуждается ниже в разделе «Возобновляемые источники энергии» в связи со спросом на базовую нагрузку.

Энергия ветра

В последние годы использование ветровой энергии значительно возросло: к 2019 году установленная мощность ежегодно увеличивается примерно на 10%, установлены десятки тысяч турбин. Однако все это должно быть подкреплено диспетчерскими генерирующими мощностями из-за низкого (20-30%) использования и периодичности (см. последующие разделы по этому аспекту). В 2015 году средний мировой показатель LCOE береговой ветроэнергетики составлял около 80 долларов США за МВтч, что является очень конкурентоспособным показателем в расчете на единицу МВтч, но не может сравниться с управляемыми МВтч из-за ненадежности. В сценарии «Объявленная политика» Международного энергетического агентства (МЭА) World Energy Outlook 2019 около 1856 ГВт ветровой мощности будет работать в 2040 году, производя 5226 ТВтч, а в сценарии «Устойчивое развитие» будет 2930 ГВт, производящие 8295 ТВтч (, т.е. , предполагаемый коэффициент мощности около 32%).

Статистические данные IRENA показывают, что в 2020 году было установлено 699 ГВт на суше и 34 ГВт на море по сравнению с 564 ГВт в 2018 году, когда было произведено 1263 ТВтч. Почти 90% мирового офшора находится в Европе.

Использование энергии ветра (или любой жидкости в открытом потоке) подчиняется закону Беца, который гласит, что ни одна турбина не может улавливать более 59,5% кинетической энергии ветра (или воды). Ветряные турбины коммунального масштаба сегодня достигают при пиковом расходе до 80% предела Бетца.

Ветряные турбины мощностью до 6 МВт сейчас работают во многих странах. Прототип блока мощностью 8 МВт с диаметром ротора 167 м, построенный компанией Siemens Gamesa, был введен в эксплуатацию в Дании в начале 2017 года. В 2017 году было установлено в среднем 5 новых турбин.9 МВт, что на 23% больше, чем в 2016 году. GE инвестирует более 400 миллионов долларов в морскую ветряную турбину мощностью 12 МВт, которая, как она утверждает, будет иметь коэффициент мощности более 60% в Северном море. Высота турбины от основания до конца лопасти составит 260 метров, а диаметр ротора — 220 метров.

Выходная мощность является функцией куба скорости ветра, поэтому удвоение скорости ветра дает восьмикратный энергетический потенциал. Для работы таких турбин необходим ветер в диапазоне от 4 до 25 метров в секунду (14-90 км/ч) с максимальной мощностью 12-25 м/с (избыток энергии выбрасывается выше 25 м/с).В то время как в относительно небольшом количестве областей преобладают значительные ветры в этом диапазоне, во многих их достаточно для эффективного использования и обеспечения использования мощности более чем на 25%. Более крупные находятся на более высоких опорах и, как правило, имеют более высокие коэффициенты мощности.

Там, где есть экономическая поддержка, которая может быть вызвана в кратчайшие сроки (, например, гидро), значительная часть электроэнергии может быть получена за счет ветра. В зависимости от площадки большинство турбин работают с коэффициентом нагрузки около 25% в течение года (в среднем по Европе), но некоторые из них достигают 40% на море.Между оншорными и оффшорными сайтами есть четкая разница, хотя последние дороже в настройке и эксплуатации. В Великобритании в 2015 году наземная ветроэнергетика в среднем составляла 30% мощности, а морская — 41%.

Ветряная электростанция Green Rigg в Великобритании (Изображение: EDF Energy)

В Германии, с высокой зависимостью от ветра, существует соответствующая высокая неопределенность поставок. Коэффициенты зимней нагрузки в среднем составляли около 25% в период с 2013 по 2017 год и колебались от 12% до 35%, оба показателя ежемесячно.Однако летние месячные коэффициенты нагрузки в среднем составляли всего 14%. Годовой коэффициент использования мощности составил 17–20% по сравнению с 2014–2016 годами. Среднесуточные коэффициенты ветровой нагрузки колебались от 2% до 68%.

Потенциально крупнейшая в мире ветряная электростанция запланирована Forewind, консорциумом четырех крупных энергетических компаний, для Dogger Bank в Северном море стоимостью около 30 миллиардов фунтов стерлингов. Этап 1 составляет 2,4 ГВт, за которым следуют 4,8 ГВт, чтобы получить 7,2 ГВт, которые, по словам Forewind, будут поставлять около 25 миллиардов кВтч в год в сеть Великобритании при прогнозируемом годовом коэффициенте мощности 40%.Планируется, что в США с завода Anschutz Corp мощностью 8 миллиардов долларов США мощностью 3 ГВт в Вайоминге будет передаваться электроэнергия на расстояние 1200 км через Юту и Неваду в калифорнийскую энергосистему недалеко от Лас-Вегаса.

В 2016 году правительство Нидерландов выставило на аукцион первые права на разработку морской ветряной электростанции Борселе по рекордно низкой цене – 72,70 евро за МВтч – компании Dong Energy плюс около 14 евро за МВтч за подключение. Он выставляет на аукцион 700 МВт в год до 2020 года.

China General Nuclear Corporation (CGN) построила 38-турбинную ветровую электростанцию мощностью 152 МВт на шельфе в провинции Цзянсу, которая, как ожидается, будет производить 400 ГВт-ч в год с 2017 года – коэффициент мощности 30%.

Благодаря увеличению масштабов и количества единиц, стоимость производства и приведенная стоимость энергии (LCOE) теперь часто конкурируют с углем и ядерной энергией, без учета резервных мощностей и сложностей подключения к сети, которые влияют на их ценность в системе. Ветер прерывистый, и когда он не дует, необходимы резервные мощности, такие как гидросистема или газ для быстрого запуска. Когда он выходит из строя и вытесняет энергию из других источников, это может снизить прибыльность этих источников и увеличить цены на поставляемую энергию.При любом значительном вкладе от прерывистых возобновляемых источников энергии системная стоимость (не LCOE) для удовлетворения фактического спроса становится релевантной метрикой.

Один из подходов к снижению перемежаемости заключается в производстве водорода путем электролиза и подаче его в газовую сеть, стратегия Power-to-Gas . Было высказано предположение, что таким образом можно использовать всю электроэнергию ветра, что значительно упростит управление электрической сетью. Uniper имеет пилотную установку мощностью 2 МВт для производства до 360 м ³ водорода в час в Фалькенхагене, Германия, для подачи в газовую сеть Онтраса, которая может работать с 5% водорода.Vattenfall в Пренцлау в Германии также экспериментирует с производством и хранением водорода с помощью энергии ветра с помощью электролиза. Также в Германии, недалеко от Нойбранденбурга на северо-востоке, WIND-projekt использует избыточную электроэнергию от ветряной электростанции мощностью 140 МВт для производства водорода, хранения его, а затем сжигает его на ТЭЦ для производства электроэнергии, когда спрос высок. Однако в этом демонстрационном процессе RH ₂ -WKA (возобновляемый водород — Вердер, Кессин, Альтентрептов) потери составляют 84%. Крупнейшая в Германии действующая электростанция, работающая на газе, — это блок мощностью 6 МВт в Energiepark Mainz.RWE и Siemens планируют пилотный проект GET h3 по преобразованию энергии в газ мощностью 105 МВт в Лингене с использованием энергии ветра, а также запланированы два других подобных проекта: Element Eins и Hybridge. В Нидерландах Gasunie планирует построить блок мощностью 20 МВт. BNetzA прогнозирует, что к 2030 году потенциал преобразования энергии в газ составит 3 ГВт.

Ветряные турбины имеют высокую стальную башню для установки гондолы генератора и обычно имеют роторы с тремя лопастями. Фундаменты требуют значительной массы железобетона. Следовательно, затраты энергии на производство не являются незначительными.Кроме того, размещение важно для получения чистой прибыли от них. В Великобритании Carbon Trust обнаружил, что небольшие ветряные турбины на домах в городских районах часто вызывают больше выбросов углерода при их строительстве и установке, чем они экономят электроэнергию (CT 7/8/08).

Убийство птиц, особенно хищных, является следствием воздействия ветряных электростанций на окружающую среду. В США каждый год погибает полмиллиона птиц, в том числе 83 000 хищных птиц (ястребов, орлов, соколов и т. д. ), согласно отчету рецензируемой опубликованной оценки в Бюллетене Общества дикой природы .Аналогичная оценка исходит от Службы рыболовства и дикой природы США. По данным Environment Canada, ветряные турбины убивают примерно 8,2 птицы на одну турбину в год. ¹ Особое беспокойство вызывают птицы, подпадающие под действие Закона США о перелетных птицах и Закона о защите белоголового орла и беркута, согласно которым гибель птиц является незаконной. Мигрирующих летучих мышей также убивают в больших количествах.

Новые ветряные электростанции все чаще размещаются на шельфе, на мелководье. По состоянию на конец 2017 года в Великобритании было 7500 МВт ветровых мощностей на шельфе, что составляет более двух третей от общемировых. Лондонский массив, расположенный в 20 км от берега Кента, имеет 175 турбин мощностью 3,6 МВт, общей мощностью 630 МВт, на участке площадью 245 км ² и претендует на звание крупнейшей в мире морской ветровой электростанции.

Замена старых турбин становится проблемой – переоснащение ветряных мощностей. Примерно половина европейских мощностей будет выведена из эксплуатации к 2030 году, и их необходимо будет заменить в основном более крупными турбинами, вероятно, без субсидий. Приоритет перепрошивки — на лучших сайтах. Полный вывод из эксплуатации включает удаление старых башен и фундаментов, а не только турбин.По данным лоббистской группы WindEurope, к 2023 году в Европе будет выведено из эксплуатации около 22 ГВт ветряных турбин старше 20 лет, а к 2027 году — 40 ГВт. Как минимум пятая часть из них будет связана с полным выводом из эксплуатации.

Исследование Фонда возобновляемых источников энергии, проведенное в 2012 году, показало, что производительность наземных ветряных турбин в Великобритании и Дании значительно снижается с возрастом, а в Дании — в большей степени. Обзор данных 2013 года показал, что снижение может составлять 2% в год.

Солнечная энергия

Солнечная энергия легко используется для получения низкотемпературного тепла, и во многих местах ее обычно используют в бытовых установках горячего водоснабжения (с накопителем).Он также используется просто при разумном проектировании зданий и многими способами, которые считаются само собой разумеющимися. В промышленности, вероятно, основное использование заключается в производстве солнечной соли — около 1000 ПДж в год только в Австралии (что эквивалентно двум третям потребления нефти в стране). Он все чаще используется на промышленных предприятиях, в основном фотоэлектрических (PV). Бытовые фотоэлектрические системы широко распространены.

Статистика IRENA показывает 714 ГВт солнечной мощности (из которых 707,5 ГВт солнечной фотоэлектрической и 6,5 ГВт солнечной тепловой) в 2020 году по сравнению с 489 ГВт в 2018 году, когда было произведено 562 ТВтч, поэтому средний коэффициент мощности в 2018 году составляет 13%.

В центре внимания находятся три метода преобразования лучистой энергии Солнца в электричество.

Фотоэлектрические (PV) системы

Наиболее известный метод использует свет, в идеале солнечный свет, воздействующий на фотогальванические элементы для производства электроэнергии. Их плоские версии могут быть легко установлены на зданиях без какого-либо эстетического вмешательства или необходимости специальных опорных конструкций. Солнечные фотоэлектрические (PV) в течение нескольких лет применялись для определенного сигнального и коммуникационного оборудования, такого как телекоммуникационное оборудование удаленных районов в Австралии или просто там, где подключение к сети неудобно.Продажи солнечных фотоэлектрических модулей сильно растут по мере повышения их эффективности и снижения цены в сочетании с финансовыми субсидиями и стимулами. Использование энергии падающего солнечного света подчиняется пределу Шокли-Квиссера, обеспечивающему максимальное преобразование фотонов в электроны около 33%. Коммерческие фотоэлементы сегодня имеют конверсию до 26%.

Мелкие солнечные фотоэлектрические установки для бытового или промышленного использования обычно находятся «за счетчиком» и могут подавать избыточную энергию в сеть.Многие крупные солнечные фотоэлектрические электростанции в Европе и США, а теперь и в Китае созданы для снабжения электросетей.

В последние годы в солнечные фотоэлектрические системы были вложены большие средства благодаря благоприятным субсидиям и льготам. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), в 2019 году во всем мире было установлено 580 ГВт, по сравнению с 483 ГВт в 2018 году, 384 ГВт в 2017 году и 291 ГВт в 2016 году — удвоение мощности за три года. Из общей установленной солнечной фотоэлектрической мощности в 2019 году на долю Китая приходилось 205 ГВт (35% от общемирового), Японии 62 ГВт (11%), США 61 ГВт, Германии 49 ГВт, Индии 35 ГВт и Италии 21 ГВт.

Более высокая эффективность может быть получена с использованием концентрирующих солнечных фотоэлектрических модулей (CPV) , где некое подобие параболического зеркала отслеживает солнце и увеличивает интенсивность солнечного излучения до 1000 раз. Модули обычно 35-50 кВт.

В США компания Boeing предоставила Stirling Energy Systems лицензию на технологию высококонцентрированных фотоэлектрических модулей XR700 (HCPV) с целью коммерциализации ее для электростанций мощностью менее 50 МВт с 2012 г. В 2009 г. фотоэлементы HCPV установили мировой рекорд эффективности наземных концентраторов. , в 41.6%. КПВ также может использоваться в конфигурации с гелиостатом, с башней среди зеркального поля.

В 2011 году несколько калифорнийских электростанций, запланированных для солнечной тепловой энергии, изменили планы на солнечную фотоэлектрическую энергию — см. упоминания о Blythe, Imperial Valley и Calico ниже.

Китайский солнечный парк Golmud мощностью 200 МВт был введен в эксплуатацию в 2011 году и, как утверждается, производит 317 ГВтч в год (коэффициент мощности 18%). Солнечная электростанция Longyangxia Dam на восточном Тибетском нагорье в Китае выросла до 850 МВт и требует коэффициента мощности 20%.

В 2020 году Китай ввел в эксплуатацию солнечную фотоэлектрическую ферму мощностью 2,2 ГВт, протяженностью 27 км ² недалеко от Синина в провинции Цинхай. Заявленная емкость хранилища составляет 203 МВтч.

Индийский солнечный парк Гуджарат мощностью 214 МВт был введен в эксплуатацию в 2012 году, и в конечном итоге его мощность будет составлять 1000 МВт. Солнечная фотоэлектрическая электростанция Adani Kamuthi мощностью 648 МВт в Тамил Наду была завершена в сентябре 2016 года. Индийское правительство объявило о проекте Sambhar мощностью 4 ГВт в Раджастхане в 2013 году, который, как ожидается, будет производить 6,4 ТВт-ч в год, т.е. коэффициент мощности 18% на почти 80 км ² – однако из-за противодействия нескольких экологических групп проект не был реализован.Солнечный парк Bhadla мощностью 2,245 ГВт в районе Джодхпур штата Раджастхан, занимающий 57 км ² , стал крупнейшим в мире солнечным парком после завершения строительства в марте 2020 года.

Солнечная электростанция «Перово» мощностью 100 МВт в Украине также была введена в эксплуатацию в 2011 году с заявленным коэффициентом мощности 15%. EdF построила тонкопленочную фотоэлектрическую установку Toul-Rosieres мощностью 115 МВт на востоке Франции. В Канаде есть электростанция Sarnia мощностью 97 МВт. В Италии SunEdison планирует построить фотоэлектрическую солнечную электростанцию мощностью 72 МВт возле Ровиго за 342 миллиона долларов.

В Австралии солнечная фотоэлектрическая батарея Nyngan мощностью 102 МВт стоит 440 миллионов австралийских долларов и рассчитана на производство 230 ГВтч в год с 2015 года, i.е. Коэффициент мощности 26 %.

В США в начале 2015 года открылась солнечная ферма Desert Sunlight мощностью 550 МВт в пустыне Мохаве, использующая технологию тонкой пленки теллурида кадмия и финансируемая за счет федеральной гарантии по кредиту в размере 1,46 миллиарда долларов. Завод MidAmerican в долине Антилопы в Калифорнии включает в себя разработку мощностью 579 МВт с Sunpower в качестве генерального подрядчика и должен быть завершен в конце 2015 года. Его панели будут отслеживать движение солнца, давая на 25% больше энергии. MidAmerican Solar владеет солнечными фермами Topaz мощностью 550 МВт в округе Сан-Луис-Обиспо, Калифорния., и имеет 49% долю в проекте тонкопленочных фотоэлектрических систем Agua Caliente мощностью 290 МВт, введенном в эксплуатацию в 2014 году компанией First Solar в округе Юма, штат Аризона. Многие фотоэлектрические электростанции имеют мощность более 20 МВт, а заявленные коэффициенты мощности варьируются от 11% до 27%.

Южнокорейский консорциум ввел в эксплуатацию фотоэлектрические мощности мощностью 42 МВт на двух электростанциях в Болгарии, которые, как ожидается, будут производить 61 ГВтч/год (коэффициент мощности 16,5%), их стоимость составит 154 млн евро (3667 евро/кВт). Продолжаются исследования способов сделать настоящие солнечные коллекторы менее дорогими и более эффективными.В некоторых системах предусмотрена подача избыточной фотоэлектрической энергии из бытовых систем в сеть в отличие от обычной подачи из нее, что повышает экономичность. Тонкопленочная солнечная электростанция Ordos мощностью 2000 МВтэ планируется во Внутренней Монголии, Китай, с четырьмя фазами — 30, 100, 870, 1000 МВтэ — которые будут завершены в 2020 году. Китая, США и Австралии. Солнечная электростанция мощностью 230 МВт (эл.) планируется в Сетучи в Японии, при этом GE получит основную долю в проекте стоимостью 80 млрд иен, запуск которого ожидается в 2018 году.Сербия планирует проект солнечной фотоэлектрической энергии мощностью 1 ГВт стоимостью 1,3 миллиарда евро, который, как ожидается, будет поставлять Enerxia Energy 1,15 ТВт-ч в год с 2015 года, коэффициент мощности 13%, без какого-либо льготного тарифа. (Эта производительность при цене 50 евро/МВтч будет возвращать 57,5 млн евро в год. После техобслуживания в размере 20 млн евро в год рентабельность капитала составляет менее 3% в год.)

В Нигерии федеральное правительство и штат Дельта создали государственно-частное партнерство на сумму 5 миллиардов долларов США со SkyPower FAS Energy для создания 3 ГВт солнечной фотоэлектрической мощности коммунального масштаба, причем первые блоки будут введены в эксплуатацию в 2015 году.Этому будет способствовать льготный тарифный режим.

Серьезная проблема интеграции в энергосистему с фотоэлектрическими солнечными батареями заключается в том, что облачный покров может снизить производительность на 70% в течение одной минуты. Разрабатываются различные батареи и другие средства, чтобы замедлить это до 10% в минуту, что является более управляемым. Требуемая конкретная аккумуляторная система разработана специально для контроля скорости нарастания и замедления. Срок службы системы составляет десять лет, по сравнению с вдвое большим сроком службы большинства возобновляемых источников.

Производство и переработка фотоэлектрических модулей вызывает ряд вопросов, касающихся как дефицитных товаров, так и проблем со здоровьем и окружающей средой.Солнечные элементы из селенида меди-индия-галлия (CIGS) вызывают особую озабоченность как при производстве, так и при переработке. Солнечные фотомодули на основе кремния требуют больших затрат энергии при производстве, хотя самого кремния в изобилии.

Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) в 2020 году подсчитало, что к 2030 году будет около 8 миллионов тонн отходов солнечных фотоэлектрических систем, а к 2050 году их общее количество может достичь 78 миллионов тонн. вызывает беспокойство выщелачивание кадмия из выброшенных панелей.Осуществляется некоторая переработка.

Солнечные тепловые системы, концентрирующие солнечную энергию (CSP)

Солнечные тепловые системы нуждаются в солнечном свете, а не в более рассеянном свете, который может быть использован фотоэлектрическими солнечными батареями. Они нежизнеспособны в высоких широтах. Солнечная тепловая электростанция имеет систему зеркал для концентрации солнечного света на поглотителе, а энергия затем используется для привода паровых турбин — для концентрации солнечной тепловой энергии (CSP). Многие системы имеют некоторую емкость для хранения тепла в расплавленной соли, чтобы обеспечить выработку тепла после захода солнца и, возможно, в течение ночи.

В 2019 году во всем мире было около 6,3 ГВт мощностей CSP, по данным IRENA, 2,3 ГВт (37%) из них в Испании, 1,8 ГВт (28%) в США, 0,5 ГВт в Марокко и 0,5 ГВт в Южной Африке. Мировая мощность составляла 5,0 ГВт на конец 2017 года, когда было произведено 11,5 ТВтч (, т. е. , коэффициент мощности 26%).

Концентратор может быть параболической желобом зеркала, ориентированным с севера на юг, который отслеживает путь солнца в течение дня. Поглотитель расположен в фокусе и преобразует солнечное излучение в тепло жидкости, такой как синтетическое масло, температура которой может достигать 700°C.Жидкость передает тепло вторичному контуру, производя пар для привода обычной турбины и генератора. Сейчас работает несколько таких установок в модулях мощностью до 80 МВт. Каждый модуль требует около 50 гектаров земли и требует очень точного проектирования и контроля. Эти установки дополняются газовым котлом, который вырабатывает около четверти общей выходной мощности и поддерживает их в тепле в течение ночи, особенно если используется аккумулирование тепла расплавленной соли, как на многих электростанциях CSP.

Более простая концепция CSP — это линейный коллектор Френеля , использующий ряды длинных узких плоских (или слегка изогнутых) зеркал, отслеживающих солнце и отражающих на один или несколько фиксированных линейных приемников, расположенных над ними. Ресиверы могут генерировать пар напрямую.

В середине 2007 года Nevada Solar One, солнечная тепловая электростанция мощностью 64 МВт, была запущена. Предполагалось, что завод будет производить 124 ГВтч в год и покрывает около 160 гектаров с 760 зеркальными желобами, которые концентрируют тепло от солнца пустыни на трубы, содержащие жидкий теплоноситель.Он нагревается до 390°C, а затем производит пар для привода турбин. Девять подобных блоков общей мощностью 354 МВт работают в Калифорнии как системы производства солнечной энергии. Более двадцати испанских параболических желобов мощностью 50 МВт, включая Andasol 1-3, Alvarado 1, Extresol 1-2, Ibersol и Solnova 1-3, Palma del Rio 1-2, Manchasol 1-2, Valle 1-2, начали работу в 2008-11. Andasol, Manchasol и Valle имеют 7,5-часовой запас тепла.

Другие проекты параболических желобов CSP в США включают Solana Abengoa в Аризоне, проект мощностью 280 МВт с шестичасовым хранилищем расплавленной соли, позволяющим вырабатывать электроэнергию в вечернее время. Он имеет солнечное поле площадью 778 га и начал работу в 2013 году. Стоимость в 2 миллиарда долларов компенсируется кредитной гарантией в размере 1,45 миллиарда долларов от Министерства энергетики США. В проекте Abengoa Mojave Solar мощностью 280 МВт близ Барстоу в Калифорнии также используются параболические желоба на солнечной площадке площадью 715 га, и он был введен в эксплуатацию в 2014 году. В нем нет аккумулирования тепла. Федеральная гарантия по кредиту составляет 1,2 миллиарда долларов.

В 2010 году Калифорния одобрила строительство завода Blythe CSP стоимостью 6 миллиардов долларов США мощностью 968 МВт компанией Solar Trust, американским подразделением Solar Millennium, в Риверсайде, штат Калифорния., с использованием технологии параболических желобов на четырех блоках мощностью 250 МВт, занимающих 28,4 кв. Км и частично финансируемых Министерством энергетики США. У компании есть гарантия по кредиту на 2,1 миллиарда долларов и 20-летнее соглашение о покупке электроэнергии с SC Edison от 2013 года. Однако это стало проектом солнечной фотоэлектрической энергии, по-видимому, из-за трудностей с привлечением финансирования.

Другой формой этой CSP является силовая башня с набором плоских зеркал (гелиостатов), которые отслеживают солнце и фокусируют тепло на вершине башни, нагревая воду для производства пара или расплавленную соль до 1000°C и используя это как для хранения тепла, так и для производства пара для турбины.Калифорнийская электростанция Solar One/Two в течение нескольких лет производила 10 МВт. Комплекс Solucar компании Abengoa в Испании включает башенную электростанцию PS10 мощностью 11 МВт с 624 зеркалами, каждое площадью 120 м2, и соседнюю PS20 мощностью 20 МВт с 1255 зеркалами, производящую пар непосредственно в башне. Solucar также имеет три электростанции с параболическими желобами по 50 МВт каждая. Выработка энергии в вечернее время может быть довольно легко расширена за счет сжигания газа для получения тепла.

Министерство энергетики США предоставило BrightSource Energy гарантию по кредиту в размере 1,37 миллиарда долларов на строительство комплекса солнечной энергии Ivanpah мощностью 392 МВт в пустыне Мохаве в Калифорнии, по сути, газовой электростанции с крупными субсидируемыми солнечными батареями. Он состоит из трех энергетических башен CSP Luz, которые просто нагревают воду до 550 ° C для производства пара, используя 300 000 зеркал гелиостата в парах по 14 м 90 347 2 90 348 на МВт, которые работают с 2013 года как крупнейшая в мире установка CSP. В паровом цикле используются конденсаторы с воздушным охлаждением. Имеется резервная газовая турбина, а для предварительного нагрева воды в градирнях используется природный газ. Ожидалось, что она будет генерировать 940 ГВтч/год, но в 2014 г. она достигла 419 ГВтч, в 2015 г. – 653 ГВтч и в 2016 г. – 703 ГВтч (данные EIA). Было сожжено 915 ТДж газа в 2014 г., 1313 ТДж в 2015 г. и 1361 ТДж в 2016 г. (данные ОВОС), что привело к выбросам 46 000 тонн CO ₂ в 2014 г., 66 000 т в 2015 г. и 68 000 т в 2016 г.Сам по себе этот газ в 2016 году будет производить 189 ГВтч электроэнергии (при тепловом КПД 50%), поэтому в 2016 году он будет на 27% работать на газе, а не на солнечной энергии. Электростанция принадлежит BrightSource, NRG Energy и Google. По оценкам BrightSource, ежегодно в результате сжигания погибает около 3500 птиц, у федеральных биологов более высокие оценки — растение находится на миграционном пути. BrightSource планирует построить аналогичную электростанцию мощностью 500 МВт в долине Коачелла.

BrightSource Energy сотрудничает с General Electric и NOY Infrastructure & Energy Investment Fund для строительства солнечной тепловой электростанции Ashalim Plot B мощностью 121 МВт в израильской пустыне Негев.Он был введен в эксплуатацию в 2019 году и использует башню BrightSource CSP с более чем 50 000 управляемых компьютером гелиостатов, отслеживающих Солнце по двум осям и отражающих солнечный свет на котел на вершине 260-метровой башни. Он утверждает, что производит 320 ГВтч в год. Еще одна электростанция Ашалим мощностью 121 МВт, разработанная Negev Energy, использует параболические желоба и также была введена в эксплуатацию в 2019 году. Дальнейшие этапы проекта будут включать солнечные фотоэлектрические системы.

Использование расплавленной соли в системе CSP в качестве теплоносителя, который также накапливает тепло, позволяет работать в вечернее время, таким образом приближаясь к большей части профиля дневной нагрузки.Завод Torresol Gemasolar (ранее Solar Tres) мощностью 20 МВт (эл.) в Испании имеет 2650 зеркал/гелиостатов, каждое 110 м ², а также теплопередачу расплавленных солей натрия и калия (до 565 °C) и накопление тепла с генерацией пара в цикле Ренкина. . Утверждается, что это первая в мире установка CSP «почти базовой нагрузки» с заявленным коэффициентом мощности 63%, но для поддержания расплавленных солей используется природный газ, для чего требуется 15% тепловой мощности. Его стоимость составила 244 миллиона евро. , или 144 000 долларов США/кВт, а оплата составляет 27 евро центов/кВтч.

Используемая соль может состоять из 60% нитрата натрия, 40% нитрата калия с температурой плавления 220°C. Испанская электростанция Andasol мощностью 150 МВт аккумулирует тепло при температуре 400 °C и требует 75 т соли на МВт тепла. Он также использует оксид дифенола или масло для передачи тепла и расплавленную соль для хранения тепла. Его конденсаторам требуется 5 л/кВтч для охлаждения. Испанская компания Gemasolar использует 6250 тонн соли как для теплопередачи, так и для хранения. Калифорнийская электростанция Solana мощностью 280 МВт использует 125 000 тонн соли при температуре 277°C.

Завод

SolarReserve Crescent Dunes мощностью 110 МВт в Тонопе, штат Невада, имеет 195-метровую опору и заявленный аккумулирующий расплав расплавленной соли, обеспечивающий 10 часов работы при полной нагрузке и производительность 500 ГВтч в год (коэффициент мощности 52%).Кредит на 1 миллиард долларов был обеспечен федеральными гарантиями по кредиту на 737 миллионов долларов, и он принадлежал и управлялся калифорнийской компанией SolarReserve. После утечки соли он был остановлен на восемь месяцев до середины 2017 года, а затем в апреле 2019 года завод закрылся из-за высоких затрат и низкой (20%) эффективности. SolarReserve объявила о банкротстве в 2019 году.

SolarReserve начала строительство электростанции Likana мощностью 390 МВт (эл.) в Чили, но не смогла завершить его и в 2019 году продала проект партнерству Cerro Dominador Group/EIG.Проект должен состоять из трех солнечных тепловых башен мощностью 130 МВт, использующих расплавленную соль для передачи тепла и хранения энергии, каждая с 13 часами накопления энергии при полной нагрузке, обеспечивая непрерывную мощность 390 МВт, в результате чего ежегодно вырабатывается более 2800 ГВтч (мощность 82%). фактор). В Чили SolarReserve также планировала построить аналогичную электростанцию Tamarugal CSP мощностью 450 МВт с хранилищем соли, заявленным для производства 2600 ГВтч / год (коэффициент мощности 66%). Компания заявила, что «установила новый ориентир для базовых цен на солнечную энергию, предложив 63 доллара за МВтч без субсидий на последнем аукционе по поставкам энергии в Чили.Тамаругал не смог получить контракты, поэтому был прерван.

Компания BrightSource совместно с Shanghai Electric Group строит электростанцию мощностью 810 МВт, занимающую 13 км ², с шестью опорами электропередач в провинции Цинхай на северо-западе Китая. Он будет иметь накопитель тепла с использованием расплавленной соли. Фаза 1 этого проекта солнечной тепловой электростанции Qinghai Delingha представляет собой две электростанции CSP мощностью 135 МВт, использующие энергетические башни BrightSource с накоплением тепла до 3,5 часов и производящие 628 ГВтч / год, следовательно, коэффициент мощности 26,55%. Контрольный пакет акций принадлежит Huanghe.Проект подаст заявку в NDRC на льготный тариф. Это часть международного сотрудничества.

В Марокко завод CSP Нур-Уарзазат мощностью 510 МВт является крупнейшим в мире проектом CSP. Его первая фаза мощностью 160 МВт, Noor 1, была введена в эксплуатацию в начале 2016 года, и по контракту на поставку электроэнергии по цене 0,19 доллара США за кВтч. Он и Noor 2 мощностью 200 МВт, введенные в эксплуатацию в 2018 году, используют параболические желобные коллекторы, нагревающие дифенилоксид или масло, которые производят пар во вторичном контуре, а хранилище расплавленной соли позволяет производить генерацию после захода солнца. В № 3 мощностью 150 МВт, введенной в эксплуатацию в 2019 году, используется центральная башня высотой 250 м с ресивером мощностью 600 МВт и расплавленной солью для передачи и хранения тепла. Он имеет 7400 гелиостатов и основан на электростанции Gemasolar мощностью 20 МВт в Испании. Noor 4 включает 70 МВт солнечной фотоэлектрической энергии и является частью комплекса стоимостью 2,5 миллиарда долларов. Сообщается, что весь комплекс использует для очистки от 2,5 до 3 миллиардов литров воды в год. Занимаемые площади составляют 480, 680, 750 и 210 га соответственно, таким образом, весь завод покрывает 21 км ² .

Небольшой портативный блок CSP — Wilson Solar Grill — использует линзу Френеля для нагрева нитрата лития до 230°C, чтобы в нем можно было готовить пищу после наступления темноты.

Еще одна установка CSP — это Солнечная тарелка Стирлинга , в которой используются параболические отражатели для концентрации тепла для приведения в действие двигателя, работающего по циклу Стирлинга, вырабатывающего электроэнергию. На заводе Tessera Solar используются солнечные тарелки мощностью 25 кВт, которые отслеживают Солнце и направляют энергию на приемные трубки блока преобразования энергии, содержащие газообразный водород, который питает двигатель Стирлинга. Солнечное тепло создает давление в водороде для питания четырехцилиндрового возвратно-поступательного солнечного двигателя Стирлинга и генератора.Водородное рабочее тело охлаждается по замкнутому циклу. Отработанное тепло от двигателя передается окружающему воздуху через заполненную водой радиаторную систему. Однако система цикла Стирлинга еще не испытана в этих крупных приложениях.

Электростанция Tessera Solar мощностью 709 МВтэ была запланирована в Империал-Вэлли в Калифорнии и одобрена в 2010 году, но год спустя AES Solar решила построить станцию как солнечная фотоэлектрическая, а первая очередь мощностью 266 МВтэ была введена в эксплуатацию в 2014 году как Mount Signal Solar. . Он производит 537 ГВтч/год, следовательно, коэффициент мощности составляет 23%.

Поскольку поступление солнечной энергии является как рассеянным*, так и прерываемым ночью и облачным покровом, генерация солнечной электроэнергии имеет низкий коэффициент мощности, обычно менее 15%, хотя это частично решается за счет аккумулирования тепла с использованием расплавленной соли. Затраты на электроэнергию в два-три раза выше, чем у традиционных источников, что делает ее экономически жизнеспособной там, где выбросы углерода от ископаемого топлива оцениваются.

Крупные схемы CSP в Северной Африке, дополненные аккумулированием тепла, предлагаются для снабжения Европы через высоковольтные линии постоянного тока.Одним из предложений является проект TuNur , базирующийся в Тунисе и поставляющий до 2000 МВт по кабелю постоянного тока высокого напряжения в Италию. Родственным и более амбициозным был Desertec с ориентировочной стоимостью 400 миллиардов евро, объединяющий в сеть ЕС, Ближний Восток и Северную Африку (БВСА) с 20 линиями электропередачи по 5 ГВт каждая, чтобы обеспечить 15% электроэнергии в Европе и большую часть это в MENA к 2050 году. Фонд Desertec был создан в 2009 году как неправительственная организация для продвижения концепции Desertec.

Desertec Industrial Initiative GmbH (Dii) «Desertenergy» — это европейский консорциум, основанный в 2009 году для продвижения грандиозного видения и работы по созданию рынка энергии пустыни в ЕС и MENA.В его состав входят 55 компаний и учреждений, которые работают в Марокко, Алжире и Тунисе. Первым проектом, поддерживаемым Dii, должна была стать электростанция CSP Нур-Уарзазат мощностью 580 МВт в Марокко (см. выше). Марокко — единственная африканская страна, имеющая линию электропередач в Европу. В середине 2013 года фонд Desertec покинул консорциум Dii. Bosch и Siemens покинули его в 2012 году. Затем Desertec Industrial Initiative объявила, что сосредоточится на консалтинге после того, как в 2014 году большинство ее бывших сторонников ушли.Остальными членами мюнхенского консорциума являются саудовская компания ACWA Power, немецкая коммунальная компания RWE и китайский сетевой оператор SGCC. В начале 2015 года в Дубае заработала новая сеть «Сторонники энергии пустыни» для «выявления практических препятствий для проектов и предложения решений во взаимодействии с государственным сектором и гражданским обществом ».

Средиземноморский план солнечной энергетики (MSP) нацелен на разработку 20 ГВт возобновляемых источников энергии к 2020 году, из которых 5 ГВт могут быть экспортированы в Европу.Общий объем инвестиций составит порядка 60 миллиардов евро. В отчете OECD IEA’s World Energy Outlook 2010 говорится: Качество его солнечных ресурсов и большие необитаемые территории делают регион Ближнего Востока и Северной Африки идеальным местом для крупномасштабного развития концентрированной солнечной энергии стоимостью от 10 до 13,5 центов/кВтч… в 2035 г. Солнечная энергия может экспортироваться в Европу (при стоимости передачи от 2 до 5 центов/кВтч) и/или в страны Африки к югу от Сахары. В отчете прогнозируется, что фактическая стоимость производства CSP в Северной Африке может быть такой же, как оптовая цена на электроэнергию в ЕС в 2035 году – около 10 центов/кВтч. В 2016 году инициатива по подготовке проекта финансировалась ЕС.

И Dii, и MSP кажутся умирающими.

В 2021 году британская компания Xlinks объявила о планах построить 7 ГВт солнечной фотоэлектрической мощности и 3,5 ГВт ветровой возле Тантана в Марокко с хранилищем 5 ГВт/20 ГВтч, связав это с Уэльсом и Девоном в Великобритании с помощью подводной лодки HVDC мощностью 3,6 ГВт. кабель 3800 км. Это обеспечит около 7% электроэнергии Великобритании. Общая стоимость проекта составляет около 22 миллиардов долларов, половина из которых приходится на линию HVDC.

Повышение мощности CSP до энергии ископаемого топлива, гибридные системы

Солнечная энергия для производства пара может быть использована для повышения мощности обычных электростанций с паровым циклом .Австралийский проект Kogan Creek Solar Boost должен был стать крупнейшей в мире интеграцией солнечной энергии с угольной электростанцией. Поле компактных линейных рефлекторов Френеля Areva Solar площадью 30 гектаров на существующей электростанции Коган-Крик будет производить пар, подаваемый на современную сверхкритическую угольную установку мощностью 750 МВт, помогая приводить в действие турбину промежуточного давления, вытесняя тепло из угля. Повышение солнечной энергии на уровне 44 МВт (пиковое солнечное время) добавит 44 миллиона кВтч в год, что составляет около 0,75% от выработки, за 105 миллионов долларов, что эквивалентно 19 000 долларов за кВт мощности базовой нагрузки.После трудностей и задержек проект был прерван в 2016 году. Угольная электростанция Лидделл мощностью 2000 МВт имеет солнечную надстройку, эквивалентную 2 МВт (дополнительная тепловая мощность 9 МВт).

В США федеральное правительство выступило с инициативой SunShot по интеграции CSP с электростанциями, работающими на ископаемом топливе, в качестве гибридных систем. Около 20 миллионов долларов предлагается на два-четыре проекта. Министерство энергетики США заявляет, что от 11 до 21 ГВт CSP можно эффективно интегрировать в существующие электростанции, работающие на ископаемом топливе, используя турбины и передающую инфраструктуру.

В то время как CSP значительно отстает от солнечной фотоэлектрической, поскольку ее цены продолжают падать, а коммунальные предприятия все больше знакомятся с фотоэлектрической. Тем не менее, CSP может обеспечивать аккумулирование тепла и, следовательно, быть управляемым, а также может обеспечивать недорогой пар для существующих электростанций (гибридная установка). Кроме того, CSP может обеспечивать отопление и охлаждение для промышленных процессов и опреснения.

Солнечная вытяжная башня

Другим видом солнечной тепловой установки является солнечная башня с восходящим потоком воздуха, в которой используется огромный дымоход, окруженный у основания зоной солнечного коллектора, подобно открытой теплице.Воздух под этой юбкой нагревается и поднимается вверх по дымоходу, при этом вращая турбины. Завод Buronga мощностью 50 МВт, запланированный в Австралии, должен был стать прототипом, но первоначальные планы Enviromission теперь включают две версии мощностью 200 МВт, каждая из которых использует 32 турбины по 6,25 МВт с зоной коллектора площадью 10 квадратных километров под башней высотой 730 метров в Аризонской пустыне. Термальная масса — возможно, соляные пруды — под зоной коллектора означает, что какая-то работа будет продолжаться ночью. Прототип электростанции этой конструкции мощностью 50 кВт эксплуатировался в Испании в 1982-89 гг.В Китае строится восходящая солнечная башня Цзиньшаван мощностью 27,5 МВт.

Прямой нагрев

Значительную роль солнечной энергии играет прямой нагрев. Большая часть нашей потребности в энергии приходится на тепло ниже 60 ^o C, т.е. в системах горячего водоснабжения. Гораздо больше, особенно в промышленности, относится к теплу в диапазоне 60-110 ^o C. Вместе они могут составлять значительную долю потребления первичной энергии в промышленно развитых странах. Первая потребность может быть легко обеспечена солнечной энергией большую часть времени в некоторых местах, а второе коммерческое применение, вероятно, не за горами.Такое использование в некоторой степени уменьшит как спрос на электроэнергию, так и потребление ископаемого топлива, особенно в сочетании с мерами по энергосбережению, такими как изоляция.

При соответствующей изоляции тепловые насосы , использующие обычный холодильный цикл, могут использоваться для обогрева и охлаждения зданий с очень небольшим потреблением энергии, кроме солнечной. В конце концов, до десяти процентов всей первичной энергии в промышленно развитых странах может быть обеспечено за счет прямых солнечных тепловых технологий, и в некоторой степени это заменит электроэнергию базовой нагрузки.

Геотермальная энергия

Ядро Земли очень горячее, и температура в его коре обычно повышается на 2,5-3,5°C с каждыми 100 метрами глубины просто из-за тепла ядра. Источник этого тепла является частично остаточным, возникшим в результате образования Земли около 4,5 миллиардов лет назад, и частично из-за радиоактивного распада встречающихся в природе радиоизотопов в мантии. См. также информационный документ о космическом происхождении урана.

В тех случаях, когда горячий подземный пар можно собрать и вывести на поверхность, его можно использовать для производства электроэнергии.Такие геотермальные источники имеют потенциал в некоторых частях мира, таких как Новая Зеландия, США, Мексика, Индонезия, Филиппины и Италия. Геотермальная энергия привлекательна тем, что в отличие от ветра и солнца она недорога в эксплуатации и легко управляема.

Глобальная установленная мощность составляла около 14 ГВт в 2020 г. по сравнению с 13 ГВт в 2018 г., когда было произведено 88 ТВтч (данные IRENA) – , т.е. 77% коэффициента мощности в 2017 г. США (в основном в Калифорнии), 2.1 ГВт (15%) в Индонезии, 1,9 ГВт (14%) на Филиппинах, 1,5 ГВт (11%) в Турции, 1,0 ГВт (7%) в Новой Зеландии, 0,9 ГВт (7%) в Мексике, 0,8 ГВт в Кении и 0,8 ГВт в Италии. Исландия получает четверть своей электроэнергии от геотермальной электростанции мощностью около 750 МВт. На золотом руднике Лихир в Папуа-Новой Гвинее установлено 56 МВт, последние 20 МВт стоят 40 миллионов долларов — примерно столько же, сколько годовая экономия от расширения завода. В Европе насчитывается более 100 геотермальных электростанций мощностью около 1,6 ГВт, установленных в 2017 году, из которых вырабатывается около 12.0 ТВтч. Крупнейшая геотермальная электростанция — Гейзеры в Калифорнии, которая в настоящее время работает со средней мощностью 725 МВт, но эта мощность снижается. См. также веб-сайт Ассоциации геотермальной энергии.

Исландский проект глубокого бурения (IDDP), начатый в 2000 году, направлен на исследование экономической целесообразности извлечения энергии и химикатов из жидкостей в сверхкритических условиях с гораздо более высоким содержанием энергии. Первоначальные цели проекта были достигнуты в начале 2017 года, начиная с существующей эксплуатационной скважины глубиной 2500 м на геотермальном месторождении полуострова Рейкьянес на юго-западе страны.Бурение достигло глубины 4659 метров и обнаружило флюиды в сверхкритических условиях. Измеренная температура составила 427°С, а давление 34 МПа. Потенциальное использование оценивается.

Существуют также перспективы в некоторых других областях для геотермальной горячей трещиноватой породы или геотермальной горячей сухой породы – закачки воды под землю в области земной коры, которые очень горячие, или с использованием горячего рассола из этих регионов. Высокая температура – примерно до 250°C – обусловлена высоким уровнем радиоактивности гранитов и тем, что они изолированы на глубине 4-5 км. Обычно в них содержится 15-40 частей на миллион урана и/или тория, но может быть и в десять раз больше. Тепло от радиогенного распада* используется для производства пара для производства электроэнергии. В Южной Австралии есть несколько очень перспективных районов. Основная проблема с этой технологией заключается в производстве и обслуживании искусственно трещиноватой породы в качестве теплообменника. Только один такой проект находится в эксплуатации, электростанция Geox мощностью 3 МВт в Ландау, Германия, использующая горячую воду (160ºC), закачиваемую с глубины 3,3 км (и, возможно, ее следует классифицировать как обычную геотермальную).Это стоило 20 миллионов евро. Предполагалось, что австралийская электростанция мощностью 50 МВт будет иметь 9 глубоких скважин — 4 вниз и 5 вверх, но проект Habanero был закрыт в 2016 году после того, как опытная эксплуатация на 1 МВт в течение 160 дней показала, что он нежизнеспособен.

Геотермальные системы с тепловым насосом или спроектированные геотермальные системы также входят в эту категорию, хотя температуры намного ниже и используются для обогрева помещений, а не для электричества. Как правило, стоимость строительства и монтажа непомерно высока для количества извлекаемой энергии.В Великобритании есть геотермальная тепловая сеть в центре города в Саутгемптоне, где вода с температурой 75 ° C забирается из глубокого соленого водоносного горизонта на глубине 1,8 км. Заказчиками тепла являются местная больница, университет и коммерческие помещения. Здание Geoscience Australia 1997 года в Канберре обогревается и охлаждается таким образом с помощью системы из 210 насосов по всему зданию, которые подают воду по трубным петлям, проложенным в 352 скважинах, каждая из которых находится на глубине 100 метров в земле. Здесь стабильная температура 17°C, так что он используется как радиатор или источник тепла в разное время года.См. отчет за 10 лет (pdf).

Глобальный геотермальный альянс стремится увеличить к 2030 году глобальную установленную мощность для производства электроэнергии на 500%, а также увеличить геотермальное отопление на 200%. Заброшенные глубокие шахты обеспечивают потенциальный доступ к теплу ядра Земли.

Энергия океана

Это относится к трем категориям: приливы, волны и температурный градиент, описанные отдельно ниже. В совокупности им уделяется больше внимания, особенно в ЕС, куда было инвестировано около 3 миллиардов евро в основном частных денег.План Европейской комиссии по стратегическим энергетическим технологиям (SET) признает потенциальную роль энергии океана в будущем энергетическом балансе Европы и предлагает укреплять региональное сотрудничество в Атлантическом регионе. Форум ЕС по энергии океана должен был разработать дорожную карту к 2020 году. В 2019 году он заявил: «К 2050 году в Европе можно установить 100 ГВт энергии океана, чтобы удовлетворить 10% спроса».

Приливная энергия — барьеры, диапазон приливов

Обуздание приливов с помощью плотины в заливе или эстуарии было достигнуто во Франции (240 МВтэ в устье Ранса, с 1966 г.), Канаде (20 МВтэ в Аннаполисе в заливе Фанди, с 1984 г.), Южной Корее (Сихва, 260 МВт, с 2011 года) и России (Белое море, 0. 5 МВт), и может быть достигнута в некоторых других районах с большим диапазоном приливов и отливов. Захваченную воду можно использовать для вращения турбин, поскольку она высвобождается через приливную плотину в любом направлении. Плотина Северн, предложенная в Великобритании в 1970-х годах, будет иметь мощность 7 ГВт и коэффициент мощности 40%, поэтому ядерные варианты были намного дешевле. Во всем мире эта технология, по-видимому, имеет небольшой потенциал, в основном из-за экологических ограничений.

Проект первооткрывателя приливной лагуны залива Суонси в Уэльсе представлял собой приливный барьер мощностью 320 МВт, который, как ожидается, будет генерировать более 530 ГВтч в год (коэффициент мощности 19%) и стоил 1 фунт стерлингов.3 миллиарда. Ожидалось, что строительство начнется в 2018 году, но сейчас оно вряд ли продолжится. Компания Natural Energy Wyre в Великобритании создала консорциум для разработки Eco-THEP, приливной плотины мощностью 90 МВт с шестью турбинами на реке Уайр недалеко от Флитвуда на северо-западе Англии к 2020 году. Годовой объем производства прогнозируется на уровне 220 ГВтч – 28 % коэффициент мощности. Планируемая Кардиффская приливная лагуна включает 20-километровый волнорез со 108 турбинами как минимум в двух энергоблоках общей мощностью 2171 МВт, производящих 5500 ГВтч в год при низких затратах.Около 600 миллионов м ³ воды будет проходить через турбины за каждый приливно-отливный цикл. Заявка на сборку проекта ожидалась в 2019 году.

Приливная энергия – приливный поток

Размещение отдельно стоящих турбин в основных прибрежных приливных течениях, по-видимому, имеет больший потенциал, чем барьеры, и это разрабатывается. Мощность приливных барьеров, установленных в Европе с 2010 года, достигла 27 МВт в 2018 году, из которых 12 МВт все еще находятся в эксплуатации. Остальные были выведены из эксплуатации после окончания программы испытаний.Производство приливных потоков в 2018 году составило 34 ГВтч. Еще 8 МВт мощности запланировано на 2019 год.

Течения предсказуемы, скорость от 2 до 3 метров в секунду идеальна, а задействованная кинетическая энергия эквивалентна очень высокой скорости ветра. Это означает, что ротор приливной турбины мощностью 1 МВт имеет диаметр менее 20 м по сравнению с 60 м для ветровой турбины мощностью 1 МВт. Блоки могут быть упакованы более плотно, чем ветряные турбины на ветряной электростанции, и расположены достаточно глубоко под поверхностью, чтобы избежать повреждения ураганом.

Турбина мощностью 300 кВт с диаметром ротора 11 м в Бристольском канале может быть поднята из воды для проведения технического обслуживания. На основе этого прототипа в начале 2008 года сдвоенная турбина SeaGen мощностью 1,2 МВт была установлена в Странгфорд-Лох, Северная Ирландия, и заявлена как первая коммерческая турбина для приливных течений, подключенная к сети. Он производил электроэнергию 18–20 часов в день и эксплуатировался дочерней компанией Siemens, пока не был закрыт в 2019 году после производства 11,6 ГВтч. Следующий проект — это установка из девяти турбин мощностью 10,5 МВт у побережья Англси.

Проект приливной турбины MeyGen 398 МВтэ находится в Пентленд-Ферте, между Оркнейскими островами и материковой частью Шотландии, а первоначальная демонстрационная группа из шести турбин мощностью 6 МВт использует технологии Atlantis* и Andritz. Первая турбина мощностью 1,5 МВт была введена в эксплуатацию в ноябре 2016 года, а к середине 2019 года на этапе 1 в сеть было экспортировано 17 ГВтч. Фаза 1B Meygen известна как Project Stroma и использует две турбины Atlantis AR2000 мощностью 2 МВт. На этапе 1C будет задействовано 49 турбин общей мощностью 73,5 МВт. Первый прототип Atlantis мощностью 1 МВт был развернут в Европейском центре морской энергетики на Оркнейских островах в 2011 году, там также развернут прототип Andritz Hydro Hammerfest мощностью 1 МВт, а также турбина мощностью 2 МВт от Scotrenewables, установленная под баржей – SR2000.На приливном массиве Северных Шетландских островов в проливе Блюмалл компания Nova Innovation устанавливает три турбины мощностью 100 кВт, первая из которых уже подает электроэнергию в сеть.

* Atlantis Resources владеет 92% Tidal Power Scotland Ltd, которой принадлежит 83,5% MeyGen Ltd. В декабре 2017 года GFC Alliance согласился купить 49,99% Atlantis Resources.

В Европейском центре морской энергетики на Оркнейских островах в середине 2021 года была установлена и закреплена якорями плавучая приливная турбина O2 мощностью 2 МВт компании Orbital Marine Power.

Во Франции две пилотные приливные турбины мощностью 1 МВт были введены в эксплуатацию EDF у побережья Бретани в конце 2015 года. Они имеют диаметр 16 м для пилотной технологии с целью установки семи приливных турбин мощностью 2 МВт в приливной зоне Раз-Бланшар. гонка у Нормандии в 2018 году. Однако вовлеченная компания OpenHydro потерпела неудачу и была ликвидирована.

Французская энергетическая компания Engie объявила о планах строительства приливной энергетики на западном побережье полуострова Котантен на северо-западе Франции.Он нацелен на установку четырех приливных турбин общей генерирующей мощностью 5,6 МВт к 2018 году в регионе с самыми сильными морскими течениями в Европе.

Некоторые генераторы приливных потоков сконструированы так, чтобы колебаться, используя приливные потоки для перемещения гидропланов, соединенных с гидравлическими рычагами, в стороны или вверх и вниз. Прототип был установлен у побережья Португалии.

В другом экспериментальном проекте используется кожух для ускорения потока через трубку Вентуруса, в которой размещена турбина. Это было опробовано в Австралии и Британской Колумбии.

Крупный пилотный проект с использованием трех видов турбин с приливными потоками устанавливается в заливе Фанди, в проливе Минас, примерно в трех километрах от берега. Около 3 МВт будет подаваться в канадскую сеть в рамках пилотного проекта. В конечном итоге предполагается 100 МВт. Эти три конструкции представляют собой турбину диаметром 10 м из Ирландии, канадскую турбину Clean Current и подводный электрический змей из США. В 2018 году ирландская турбина OpenHydro вышла из строя и была списана, а компания была ликвидирована после того, как ее материнская компания Naval Energies отказалась от дальнейшей поддержки.

Энергия приливов наиболее близка из всех прерывистых возобновляемых источников к способности обеспечивать непрерывную и предсказуемую мощность, и, по прогнозам, она увеличится с 1 миллиарда кВтч в 2002 году до 35 миллиардов в 2030 году (включая энергию волн).

Ocean Energy Europe сообщила, что к концу 2019 года было развернуто 10,4 МВт, и еще 3,4 МВт строится.

Волновая энергия

Использование энергии волнового движения может дать значительное количество электроэнергии. Потенциал этого в основном находится между 30 ° и 60 ° широты и в глубоководных (> 40 метров) местах.Технологии энергии волн разнообразны и менее развиты, чем технологии для приливов. В начале 2020 года во всем мире было установлено всего около 2,3 МВт, но было объявлено о новых проектах мощностью более 1 ГВт.

Генераторы, соединенные с плавучими устройствами или приводимые в движение воздухом, вытесняемым волнами в полой бетонной конструкции (колеблющийся столб воды), представляют собой две концепции производства электроэнергии для доставки на берег. Другие экспериментальные устройства погружены в воду и используют изменяющееся давление, когда над ними проходят волны.Ocean Energy Europe сообщила, что установленная мощность достигла 11,8 МВт в 2019 году, из которых 1,5 МВт все еще находятся в эксплуатации. Остальные были выведены из эксплуатации после окончания программы испытаний. Еще 4,2 МВт мощности запланировано на 2020 год.

Первая коммерческая волновая электростанция находится в Португалии с плавающими жесткими сегментами, которые прокачивают жидкость через турбины, когда они изгибаются в соединениях. Он может производить 2,25 МВт. Другой — Oyster — находится в Великобритании и предназначен для улавливания энергии прибрежных волн на глубине от 12 до 16 метров.Каждый 200-тонный модуль состоит из большого плавучего откидного щитка, закрепленного на морском дне. Движение заслонки с каждой проходящей волной приводит в действие гидравлический поршень, который подает воду под высоким давлением к береговой турбине, которая вырабатывает электричество. Ожидается, что демонстрационный модуль мощностью 315 кВт, который проходит испытания на Оркнейских островах, будет иметь коэффициент мощности около 42%.

Рядом с заливом Канеохе на Гавайях два испытательных блока в 1-2 км от берега производят электроэнергию. Azura — американский буй на якоре, возвышающийся на 4 м над поверхностью и на 16 м под водой, он преобразует энергию волн в 18 кВт. Планируется версия мощностью 500 кВт. Норвежская конструкция представляет собой закрепленный на якоре буй диаметром 16 метров, который перемещает свои привязные тросы для выработки 4 кВт.

В Австралии компания Carnegie Wave Energy реализует проект Perth Wave Energy с тремя блоками CETO 5 мощностью 240 кВт, передающими электроэнергию в сеть. Система CETO 5 состоит из буев, которые полностью погружены в воду, и их движение приводит в действие донные насосные агрегаты для подачи жидкости под высоким давлением по подводной трубе к стандартным гидроэлектрическим турбинам на берегу. Карнеги совместно с WaveHub в Великобритании развертывает трехблочную электростанцию, использующую совершенно другие блоки CETO 6 мощностью 1 МВт. Они вырабатывают энергию внутри поплавкового привода, прикрепленного к насосу, привязанному к морскому дну, заменяя замкнутый гидравлический контур экспортным кабелем.В настоящее время сообщается, что проектная мощность составляет 5 МВт.

Еще одна конструкция, предназначенная для погружения в океан, — это WaveRoller от AW-Energy. Большая вертикальная панель улавливает до 2 МВт энергии волн и вырабатывает электроэнергию в стационарной секции отбора мощности, закрепленной на прибрежном морском дне на глубине от 8 до 20 метров. Полномасштабный модуль мощностью 350 кВт будет установлен недалеко от Пениши в Португалии при финансовой поддержке Европейского инвестиционного банка в размере 10 миллионов евро.

Многочисленные практические проблемы мешали развитию волновых технологий, не в последнюю очередь ущерб от штормов.

Тепловая энергия океана

Преобразование тепловой энергии океана (OTEC) уже давно является привлекательной идеей, но она не доказана, за исключением небольших пилотных установок мощностью до 50 кВтэ, хотя в 2015 году на Гавайях была введена в эксплуатацию установка замкнутого цикла мощностью 100 кВтэ, подключенная к сети. Он работает за счет использования разницы температур между экваториальными поверхностными водами и холодными глубинными водами, при этом разница температур должна составлять около 20ºC сверху вниз. В открытом цикле OTEC теплая поверхностная вода испаряется в вакуумной камере для получения пара, который приводит в движение турбину.Затем он конденсируется в теплообменнике холодной водой. Основная инженерная проблема заключается в огромной трубе холодной воды, которая должна быть диаметром около 10 м и иметь глубину около километра, чтобы обеспечить большой поток воды. Вариант с замкнутым циклом использует цикл аммиака. Аммиак испаряется теплыми поверхностными водами и приводит в действие турбину, а затем конденсируется в теплообменнике холодной водой. В этом случае достаточно разницы температур в 10ºC.

Биомасса

Помимо традиционного прямого использования для приготовления пищи и обогрева, выращивание растительных культур, особенно древесины для прямого сжигания или производства биотоплива, такого как этанол и биодизельное топливо, пользуется большой поддержкой в нескольких частях мира, хотя в основном это касается транспортного топлива.В последнее время древесные гранулы и щепа в качестве биомассы для производства электроэнергии заслуживают внимания. Основными проблемами здесь являются земельные и водные ресурсы. Земля, как правило, должна быть либо изъята из сельскохозяйственного производства для производства продуктов питания или волокна, либо это означает посягательство на леса или естественные экосистемы. Доступная пресная вода для выращивания биотопливных культур, таких как кукуруза и сахарный тростник, и для их обработки может быть еще одним ограничением.

Сжигание биомассы для выработки электроэнергии имеет некоторую привлекательность как средство косвенного использования солнечной энергии для производства электроэнергии.Это обусловлено, в частности, энергетической политикой ЕС, которая классифицирует ее как возобновляемую и игнорирует выбросы CO ₂ от сжигания древесных продуктов. Однако логистика и общий энергетический баланс могут победить его, поскольку для сбора урожая и его транспортировки на электростанцию требуется много энергии, в основном на основе нефти. Это означает, что затраты энергии на выращивание, внесение удобрений и сбор урожая, а затем на их переработку, могут легко превысить энергетическую ценность конечного топлива, а выбросы парниковых газов могут быть больше, чем выбросы от эквивалентного ископаемого топлива. Также могут быть значительными другие воздействия на окружающую среду, связанные с землепользованием и экологической устойчивостью. Для долгосрочной устойчивости зола, содержащая минеральные питательные вещества, должна быть возвращена в землю.

В 2018 году из Северной Америки в Европу было экспортировано 7,9 млн тонн древесных гранул. Часть этого объема поступает из малоценных лесных отходов, но все чаще это прямая заготовка целых деревьев. Четыре (из шести) энергоблоков Drax, крупнейшей британской угольной электростанции, мощностью 660 МВт, были переоборудованы для сжигания древесины, большая часть которой импортируется (например, уголь с более высокой теплотворной способностью, который она заменяет).Спрос Drax в настоящее время составляет около 7,5 млн тонн пеллет в год, почти полностью из Северной Америки. Никакие выбросы углекислого газа не связаны с фактическим сжиганием на том основании, что выращивание замещающей древесины уравновешивает эти выбросы, хотя и в течение нескольких десятилетий. Цифры Drax показывают 121 г/кВтч CO ₂ для заготовки, подготовки и транспортировки древесных гранул в Великобританию по сравнению с 32 г/кВтч для добытого и доставленного угля. При сжигании древесных гранул выделяется примерно на 18% больше углекислого газа, чем при сжигании битуминозного угля.В отличие от угля, древесину необходимо хранить под навесом. В 2015 году Drax получил 450 миллионов фунтов стерлингов в виде субсидий на использование биомассы — в основном древесных гранул из США — в качестве топлива, а в 2016 году — 548 миллионов фунтов стерлингов. В 2018 году в Drax был запущен пилотный проект по улавливанию биоэнергетического углерода (BECCS) — первый в Европе.

В Центральной Европе древесные пеллеты сжигают в больших масштабах, и, по оценкам, около половины древесины, вырубаемой в ЕС, сжигается для производства электроэнергии или отопления.

Сжигание древесных гранул во всем мире сильно растет благодаря как субсидиям, так и национальной политике, связанной с изменением климата (поскольку выбросы двуокиси углерода при этом исключены из общенациональных показателей). Данные ООН показывают, что производство пеллет достигло 28 миллионов тонн в 2015 году, увеличившись более чем на 40% за три года, причем США являются крупнейшим источником. (Мировая статистика доступна на веб-сайте Global Timber.)

В Австралии и Латинской Америке целлюлоза сахарного тростника сжигается как ценный источник энергии, но она (жом) является побочным продуктом сахара и не требует транспортировки.

В 2018 году твердое биотопливо обеспечило 365 ТВт-ч из установленной мощности 83 ГВт, биогаз обеспечил 88 ТВт-ч из 18 ГВт, а бытовые отходы обеспечили 62 ТВт-ч из 13 ГВт (данные IRENA).

В 2017 году биомасса и отходы обеспечили 596 ТВт-ч электроэнергии во всем мире из 118 ГВт мощности по данным МЭА. К 2030 году производство электроэнергии на биомассе, по прогнозам, утроится и будет обеспечивать 2% мирового производства, 4% в Европе ОЭСР, в результате государственной политики по продвижению возобновляемых источников энергии. Однако такие прогнозы все чаще оспариваются, поскольку стоимость биотоплива при использовании воды и роль биотоплива в повышении цен на продукты питания все чаще ставятся под сомнение. В частности, использование этанола из кукурузы и биодизеля из соевых бобов сокращает производство продуктов питания и, возможно, увеличивает бедность в мире.Стоимость субсидий также все больше подвергается сомнению: в странах ОЭСР 13–15 миллиардов долларов ежегодно тратится на биотопливо, которое обеспечивает лишь 3% жидкого транспортного топлива.

По данным Thomson Reuters, за 2011–2021 годы около 4 миллионов гектаров (40 000 км ² ) лесов в Юго-Восточной Азии и Южной Америке были расчищены для производства биотоплива в ЕС: 1,1 млн га (11 000 км ² ) для выращивания пальм Юго-Восточная Азия и 2,9 млн га (29 000 км ² ) для сои в Южной Америке. Большая часть идет на биодизель.

Законодательная часть урожая кукурузы в США превращается в топливный этанол, чему способствуют крупные субсидии. В 2016 году около 134 миллионов тонн американской кукурузы было использовано для производства 58 галлонов топливного этанола (большая часть остального приходится на продукты питания), и с тех пор производство сократилось. Между тем цены на основные продукты питания выросли, в результате чего Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций в середине 2012 года призвала США прекратить производство биотоплива, чтобы предотвратить продовольственный кризис. В любом случае, энергетическая окупаемость инвестиций (EROI) кукурузного этанола в США вызывает серьезные сомнения, и сообщается о том, что она ниже минимально полезного порога.Этанол больше не рекламируется как полезный для окружающей среды.

Как правило, сжигание биомассы для производства электроэнергии считается углеродно-нейтральным. Это также сейчас ставится под сомнение на том основании, что углерод высвобождается намного быстрее, чем он может быть поглощен выращиванием древесных культур, поэтому использование круглого леса для производства пеллет, вероятно, приведет к значительным чистым выбросам CO ₂ в течение многих десятилетий. Однако использование отходов лесопиления или лесозаготовок не вызывает споров. Некоторые государства ЕС разработали критерии устойчивости биомассы.

Пешеходное движение

Новая технология Pavegen использует тротуарную плитку площадью один квадратный метр для получения энергии от движения пешеходов. При ударе по плитке она изгибается примерно на 5 мм, что приводит к мощности до 8 Вт в течение всего времени ходьбы. Электроэнергию можно хранить, использовать непосредственно для освещения или другими способами.

Атомная энергия

В последние годы велась дискуссия о том, можно ли отнести ядерную энергетику к категории «возобновляемых».В контексте устойчивого развития он обладает многими преимуществами многих возобновляемых источников энергии, это источник энергии с низким уровнем выбросов углерода, он оказывает очень небольшое воздействие на окружающую среду, сходство, которое резко контрастирует с ископаемым топливом. Но обычно ядерная энергетика классифицируется отдельно от «возобновляемых источников энергии». Ядерные энергетические реакторы деления действительно используют минеральное топливо и демонстративно, но минимально истощают доступные ресурсы этого топлива.

В будущем ядерная энергетика будет использовать реакторы на быстрых нейтронах.Помимо использования примерно в 60 раз большего количества энергии из урана, они раскроют потенциал использования еще более распространенного тория в качестве топлива. Кроме того, около 1,5 миллиона тонн обедненного урана, который сейчас рассматривается некоторыми людьми как не более чем отходы, становятся топливным ресурсом. По сути, они будут «обновлять» свой собственный топливный ресурс по мере работы. Следствием этого является то, что доступный ресурс топлива для реакторов на быстрых нейтронах настолько велик, что ни при каких практических условиях источник топлива не будет значительно истощен.

«Возобновляемые источники энергии», как они определены в настоящее время, не дадут существенного преимущества перед реакторами на быстрых нейтронах с точки зрения наличия запасов топлива. Большинство из них также склонны предъявлять очень высокие требования к ресурсам для строительства электростанции, используемой для использования природной энергии – на произведенный киловатт-час, что намного больше, чем на ядерной энергии. Для ветряных турбин требуется более чем в десять раз больше стали, в 15 раз больше меди и более чем в два раза больше других важных полезных ископаемых, чем ядерная энергия на киловатт-час.

Машины синхронные со стабилизатором вращения

Инерция – ключевой элемент стабильности электросети. Чтобы компенсировать отсутствие синхронной инерции в генерирующей установке, когда существует высокая зависимость от источников ветра и солнца, в систему могут быть добавлены синхронные конденсаторы, иногда называемые вращающимися стабилизаторами. Это вращающиеся машины с высокой инерцией, которые могут поддерживать сеть электросетей в обеспечении эффективной и надежной синхронной инерции и могут помочь стабилизировать отклонения частоты, генерируя и поглощая реактивную мощность.Они ведут себя как синхронный двигатель без нагрузки, обеспечивая реактивную мощность и мощность короткого замыкания в сеть передачи.

Синхронные конденсаторы (синконы) похожи на синхронные двигатели без нагрузки и ни с чем механически не связаны. Они могут быть дополнены маховиком для увеличения инерции. Они используются для управления частотой и напряжением в слабых частях сети или там, где имеется высокая доля переменного возобновляемого ввода, требующего повышения стабильности сети.Добавление синхронных конденсаторов может помочь с потребностями в реактивной мощности, увеличить устойчивость к короткому замыканию и, следовательно, инерцию системы, а также обеспечить лучшее динамическое восстановление напряжения после серьезных отказов системы. Они могут компенсировать либо опережающий, либо отстающий коэффициент мощности, поглощая или подавая в линию реактивную мощность (измеряемую в реактивных вольт-амперах, ВАр). Статические синхронные компенсаторы (STATCOM) имеют функцию контроля напряжения, но не полную функцию синхронизации.

Основное применение находится в Германии, где сильно меняющийся поток от морских ветряных электростанций на севере передается в основные центры нагрузки на юге, что приводит к колебаниям напряжения и необходимости усовершенствованного контроля реактивной мощности. Снижение инерции во всей сети сделало необходимость повышения устойчивости к короткому замыканию и стабильности частоты более важной. Четыре TSO Германии определили потребность в синхронных конденсаторах или компенсаторах мощностью от 23 до 28 ГВАр для компенсации реактивной мощности в сети. Компания Amprion заказала у Siemens два статических синхронных компенсатора мощностью 600 МВАр (STATCOM) для Polsum в Северном Рейне-Вестфалии и Rheinau в Баден-Вюртемберге, чтобы помочь стабилизировать энергосистему, поскольку закрытие обычных электростанций увеличивает риск потери инерции при увеличении волатильности от возобновляемых источников энергии.Кроме того, в Бергрхайнфельде в Баварии установлен большой синхронный конденсатор GE.

После отключения электроэнергии по всему штату Южная Австралия устанавливает два синхронных конденсатора GE в Давенпорте недалеко от Порт-Огаста и два блока Siemens в Робертстауне, чтобы компенсировать высокую долю ветра, поступающего в сеть, и снизить уязвимость к дальнейшим проблемам из-за этого. Они подключены к сети 275 кВ. Кроме того, машина Siemens мощностью 190 МВАр установлена на солнечной фотоэлектрической ферме Kiamal мощностью 265 МВт, расположенной сразу за границей с Викторией, недалеко от Оуэна.

Компания GE переоборудовала генератор мощностью 625 МВт, выведенный из эксплуатации с угольной электростанции, в синхронный конденсатор мощностью более 500 МВАр, и такие преобразования с питанием от сети часто являются экономически эффективными. После вывода из эксплуатации АЭС Biblis A мощностью 1200 МВт в Германии в 2011 году ее генератор был преобразован в синхронный конденсатор. Теперь он регулирует реактивную мощность от -400 до +900 МВар, которая предоставляется оператору сети Amprion в ситуациях низкого или высокого напряжения сети.

В Великобритании компания Statkraft планирует установить два вращающихся стабилизатора GE для обеспечения устойчивости сети передачи в Шотландии.Они будут потреблять около 1 МВт из сети и во много раз обеспечивать прерывистый возобновляемый ввод, заменяя роль инерции в электростанциях, работающих на ископаемом топливе, или атомных станциях для управления частотой. Этот проект входит в число пяти инновационных контрактов на обеспечение устойчивости сети, заключенных оператором энергосистемы «Национальная сеть» в январе 2020 года.

GE указывает массу ротора в 200 тонн для машины мощностью 65 МВАр с горизонтальной осью и 400 тонн для машины мощностью 200 МВАр с вертикальной осью (по сравнению с более чем 1000 тоннами для большой традиционной электростанции).В небольшой энергосистеме Дании требуется пять машин, чтобы нейтрализовать воздействие примерно 5 ГВт ветровой мощности. Он имеет синкон Сименс на 250 МВАр в Бьерскове. Siemens предлагает блоки с горизонтальной осью до 1300 МВАр, ABB до 350 МВАр и GE до 330 МВАр.

Некоторые новые ветряные турбины имеют прямое соединение и работают синхронно с фиксированными скоростями вращения, определяемыми сетью, обеспечивая некоторую стабильность частоты, хотя и меньшую общую выходную мощность, чем с выходом постоянного тока.

Большие батареи могут обеспечить некоторую виртуальную инерцию для управления частотой.

Децентрализованная энергетика

Централизованные государственные коммунальные предприятия, ориентированные на экономию за счет масштаба, могут легко упустить из виду альтернативную модель – децентрализованную генерацию электроэнергии, причем эта генерация осуществляется в меньших масштабах и близка к спросу. Здесь более высокие затраты могут быть компенсированы снижением потерь при передаче (не говоря уже об экономии капитальных затрат на линии передачи) и, возможно, повышением надежности. Генерация может быть на месте или через местные мини-сети.

Аккумулирование электроэнергии в коммунальных масштабах

В некоторых местах гидроаккумулирующие насосы используются для выравнивания ежедневной генерирующей нагрузки путем перекачки воды в высокую плотину водохранилища в непиковые часы и выходные дни с использованием избыточной мощности базовой нагрузки за счет дешевых угольных или ядерных источников.В часы пик эту воду можно использовать для выработки гидроэлектроэнергии. Насосные гидроаккумуляторы лучше всего подходят для обеспечения пиковой нагрузки системы, состоящей в основном из ископаемого топлива и/или ядерной генерации. Он не очень подходит для замены прерывистой, незапланированной генерации, такой как ветер, где избыточная мощность нерегулярна и непредсказуема.

Относительно мало мест имеют место для гидроаккумулирующих плотин вблизи мест, где требуется электроэнергия, а общий КПД составляет 70-75%, но во всем мире установлено около 120 ГВт гидроаккумулирующих электростанций, в том числе 19 ГВт в США и 25 ГВт в Европе.По данным IRENA, в 2017 году из гидроаккумулирующих источников было поставлено 121 ГВтч. Растет интерес к гидроаккумулирующим гидроаккумуляторам (ORPH) с парами водохранилищ, имеющих перепад высот не менее 200 метров.

На середину 2018 года

гидроаккумулирующие системы составляли около 95% крупных мировых запасов электроэнергии. Аккумулирование энергии в зданиях появилось в 2014 году как определяющая тенденция в области энергетических технологий. Рынок вырос на 50% в годовом исчислении, но в 2019 году ежегодные установки упали впервые почти за десятилетие.

См. сопутствующий информационный документ об электричестве и хранении энергии.

Прерывистые возобновляемые источники энергии в зависимости от потребности базовой нагрузки

Очевидно, что возобновляемые источники энергии обладают значительным потенциалом для удовлетворения основных потребностей в электроэнергии. Однако, решив проблемы их использования, возникает еще одна проблема: интегрировать их в систему снабжения, где больше всего требуется непрерывная и надежная поставка. Очевидно, что нельзя управлять солнцем, ветром, приливами и волнами, чтобы напрямую обеспечить непрерывную диспетчерскую мощность для удовлетворения спроса на базовую нагрузку или пиковую мощность, когда это необходимо, так как же можно использовать другие управляемые источники, чтобы дополнить их?

Если бы существовал способ эффективного хранения больших объемов электроэнергии от производителей прерывистой переменной возобновляемой энергии (ПВИЭ), таких как солнечная и ветровая, вклад этих технологий в удовлетворение спроса на электроэнергию был бы намного больше – см. предыдущий подраздел.Единственный возобновляемый источник со встроенным хранилищем и, следовательно, с возможностью диспетчеризации по запросу — это гидроэлектростанции на плотинах. Резервуар можно увеличить за счет обратной откачки воды, когда затраты на электроэнергию невелики, и такие гидроузлы с плотинами могут быть дополнены гидроаккумулирующими насосами вне реки. Для этого необходимы пары небольших резервуаров в холмистой местности, соединенных трубой с насосом и турбиной.

Существует некоторая возможность изменить весь подход к энергоснабжению в его 24-часовом 7-дневном цикле, используя оборудование для пиковых нагрузок просто для удовлетворения ежедневных пиковых нагрузок.Традиционное оборудование для пиковых нагрузок может в некоторой степени использоваться для обеспечения заполняющей способности в системе, в значительной степени зависящей от источников ПВИЭ, таких как ветер и солнечная энергия. Его характеристикой является быстрый пуск, обычно (кроме плотинных ГЭС) с низкими капитальными затратами и высокими затратами на топливо. Такая мощность дополняет крупномасштабную солнечную тепловую и ветровую генерацию, обеспечивая электроэнергию в короткие сроки, когда они были не в состоянии. По сути, это то, что происходит с Данией, чья ветроэнергетика дополняется крупной связью с норвежскими гидроэлектростанциями (а также со Швецией и энергосистемой Северной Германии).

Практический пример: Западная Дания

Западная Дания (основная часть полуострова) является частью планеты с наиболее интенсивным использованием ветряных турбин, с 1,74 на 1000 человек – 4700 турбин общей мощностью 2315 МВт, из которых 1800 МВт имеют приоритетную диспетчеризацию, а мощность должна поступать в сеть, когда она производит. Общая мощность системы составляет 6850 МВт, а максимальная нагрузка в 2002 г. составляла 3700 МВт, следовательно, огромный запас в 81%. В 2002 г. за счет ветра было произведено 3,38 млрд кВт·ч при коэффициенте использования 16,8%. Пиковая мощность ветра составила 1813 МВт 23 января, что значительно меньше общей мощности, и было 54 дня, когда мощность ветра удовлетворяла менее 1% спроса. Дважды, в марте и апреле, ветер на несколько часов обеспечивал больше, чем нужно. В феврале 2003 г. в холодную безветренную неделю ветра практически не было. Слишком сильный ветер также является проблемой – производительность более 20 м/с падает, а турбины со скоростью более 25 м/с флюгируются. Как правило, изменение скорости ветра на один метр в секунду вызывает изменение мощности всей системы на 320 МВт.

Тем не менее, всем этим можно управлять и управляется благодаря крупным соединениям с Норвегией, Швецией и Германией мощностью около 1000 МВт, 600 МВт и 1300 МВт соответственно.Кроме того, особенно в Норвегии, обычно можно использовать гидроресурсы, которые идеально подходят для удовлетворения спроса в кратчайшие сроки. (хотя и не в 2002 году после нескольких засушливых лет). Так что пример Дании очень хорош, но обстоятельства далеко не типичны.

Практический пример: Германия

В отчете за 2006 год, основанном на тщательном исследовании, проведенном по заказу Немецкого энергетического агентства (DENA), рассматривались регулирующие и резервные генерирующие мощности и то, как они могут быть задействованы, поскольку ветрогенерация Германии удвоилась к 2015 году. Исследование показало, что только очень небольшая часть установленной ветровой мощности может способствовать надежному снабжению. В зависимости от времени года прирост гарантированной мощности ветра по отношению к его общей мощности составлял от 6 до 8% для общей мощности 14,5 ГВт и от 5 до 6% для общей мощности 36 ГВт, прогнозируемой в 2015 году. дополнительные расходы для потребителей.

Практический пример: Великобритания

Производительность каждой ветряной электростанции Великобритании можно увидеть на веб-сайте Фонда возобновляемой энергии.Обратите внимание, в частности, на процент установленной мощности, которая фактически обеспечивает подачу электроэнергии в среднем за каждый месяц.

Если гидроэнергия является резервной и ее недостаточно, она будет менее доступна для пиковых нагрузок. Если газ является резервным, это обычно будет лучшим компромиссом между стоимостью и доступностью. Но любые традиционные электростанции, используемые в качестве резервных для источников ПВИЭ, должны работать с более низкой мощностью, чем рассчитано на прерывистый ввод, и тогда более низкий коэффициент мощности может сделать их нерентабельными, как это сейчас происходит со многими ГВт газа и угольные мощности Германии. Чем выше доля прерывистого ввода в систему, тем больше неэкономичность. Это, кстати, имеет неблагоприятные последствия для выбросов CO ₂. (См. разделы ниже).

Дополнительный экономический эффект возникает из-за развертывания большого количества ветровой и солнечной фотоэлектрической энергии с низкой предельной стоимостью производства, поскольку это приводит к существенному увеличению волатильности цен на электроэнергию, а при соотношении ветра/солнечной энергии 20% или выше иногда возникают нулевые цены. Это снижение стоимости, вызванное ветром и солнцем, производящим большую часть своей продукции во времена добровольного переизбытка электроэнергии, заметно и увеличивается с увеличением их доли.Данные Германии за 2018 год показывают, что по мере того, как ветровая и солнечная энергия на сутки вперед достигает 50 ГВт (около половины нормального спроса), из-за добровольного переизбытка предложения средняя цена падает примерно с 58 евро/МВтч до 20 евро/МВтч.

Этот ценовой эффект не компенсируется пиками цен, которыми пользуются надежные производители, когда этих возобновляемых источников энергии недостаточно. Волатильность цен является основным препятствием для инвестиций в новые электростанции, будь то ядерные или возобновляемые, если они не регулируются или не субсидируются. Поскольку мощность ветровой и солнечной фотоэлектрических систем коррелирует с метеорологическими условиями на обширной территории, увеличение их доли также означает, что средняя цена, получаемая этими производителями, особенно фотоэлектрическими солнечными батареями, значительно снижается по мере увеличения их проникновения, что увеличивает снижение этого значения.При уровне проникновения 22,5% стоимость киловатт-часа от ветра снижается на 25% в модели ОЭСР*, а в Германии в 2018 году эффект был еще больше.

* Затраты на декарбонизацию: системные затраты с высокой долей ядерной энергии и возобновляемых источников энергии, Агентство по ядерной энергии ОЭСР (2019 г.)

Таким образом, с практической точки зрения возобновляемые источники энергии, не связанные с гидроэнергетикой, способны обеспечить примерно 15-20% мощности электросети, хотя они не могут быть непосредственно применены в качестве экономических заменителей большинства угольных или ядерных источников энергии, какими бы значительными они ни были, в частности районы с благоприятными условиями. Тем не менее, источники ПВИЭ вносят важный вклад в мировое энергетическое будущее, даже если они не могут нести основное бремя поставок. Глобальный совет по ветроэнергетике ожидает, что к 2030 году ветер сможет обеспечивать от 10,8 до 15,6% мировой электроэнергии.

В 2014 году Международное энергетическое агентство ОЭСР (МЭА) опубликовало отчет по этому вопросу: Сила трансформации , ветер, солнце и экономика гибких энергосистем. В нем говорится, что рентабельная интеграция переменных возобновляемых источников энергии (VRE) стала насущной задачей для энергетического сектора.

При менее чем 10% ПВИЭ интеграция не вызывает особых проблем, поскольку она находится в пределах диапазона естественной изменчивости любой системы. Но исследование показало, что ежегодная доля ПВИЭ от 25% до 40% может быть достигнута с технической точки зрения, если исходить из текущих уровней гибкости системы и достаточной пропускной способности системы, а также из предположения, что некоторое сокращение производства ПВИЭ было принято (вместо гарантированного приоритета). доступ к сети для VRE). «Однако мобилизация гибкости системы до ее технического максимума может быть значительно дороже, чем эксплуатация системы с наименьшими затратами.”

В то же время в Германии представлен пример ускоренной интеграции ПВИЭ в стабильную систему с принудительным выводом из эксплуатации традиционных генерирующих мощностей как по политическим, так и по экономическим причинам. См. также информационный документ об Energiewende.

В США с 1992 года для ветроэнергетики применяется налоговый кредит на производство (PTC), достигший пика в 2016 году на уровне 23 долларов США за МВтч нетто, по сравнению с оптовой ценой, которая обычно ненамного превышает эту сумму. В 2020 году он был увеличен до 18 долларов за МВтч. Таким образом, PTC означал, что ветряные генераторы с непрерывным режимом работы могли сбрасывать электроэнергию на рынок до такой степени, что оптовая цена снижалась, так что другие генераторы работали в убыток.Это искажение рынка создало серьезные проблемы для жизнеспособности управляемых источников генерации, от которых зависит рынок.

Прерывистость и управление сетью

Органы управления сетями, столкнувшиеся с необходимостью оперативного распределения электроэнергии, рассматривают энергию ветра не как доступный источник снабжения, который можно использовать в случае необходимости, а как непредсказуемое падение спроса. В любом случае для ветра требуется около 90% резерва, в то время как уровень резерва для других форм производства электроэнергии, которые могут быть задействованы по запросу, составляет около 25%, что просто учитывает время простоя на техническое обслуживание.

Моделирование, проведенное Национальной электросетевой корпорацией Великобритании, показывает влияние ненадежности ветра на требуемую электростанцию для достижения целевого показателя 20% возобновляемых источников энергии в Великобритании:

Ветровой вклад % от 400 ТВтч	Ветровая мощность ГВт	Условная мощность ГВт	Запасная мощность ГВт
2%	0. 5	59	9,5
5%	7,5	57	14,5
20%	25	55	30

Таким образом, строительство ветряных электростанций мощностью 25 ГВт, что эквивалентно почти половине пикового спроса в Великобритании, сократит потребность в мощности обычных ископаемых и атомных электростанций только на 6.7%. Кроме того, около 30 ГВт свободных мощностей необходимо будет постоянно использовать для обеспечения нормального запаса резерва и поддержки неспособности ветряной электростанции производить электроэнергию по запросу — около двух третей этой мощности приходится на последнее.

Обеспечение как надежной непрерывности подачи (надежное удовлетворение пиковых потребностей в мощности), так и ее качества (управление напряжением и частотой) означает, что фактический потенциал ветровой и солнечной энергии для системы ограничен. Чтобы сделать это экономично, как видно из приведенных выше данных по Великобритании, требуется недорогая резервная копия, такая как гидро- или газовая турбина с дешевым топливом.Для Великобритании, с небольшим количеством межсетевых соединений за ее пределами, цель 20% возобновляемых источников энергии является сложной задачей, и более того, это имеет значительные последствия для стоимости и надежности.

Поскольку мощность ветряной турбины очень изменчива, в целях планирования ее потенциальная мощность дисконтируется до уровня мощности, на который можно рассчитывать в течение 90% времени. В Австралии эта цифра составляет 7 % от установленной ветровой мощности, в Германии — 8 %, и это все, что можно считать надежно доступным ( i.е. 90 % времени).* На основе доступности 90 % другие технологии могут рассчитывать на гораздо более высокую надежность, и, следовательно, инвестиционные затраты на надежно доступный киловатт намного меньше.

* Данные NEMMCO и E. ON соответственно.

Атомные электростанции по существу являются генераторами базовой нагрузки, работающими непрерывно. Там, где необходимо варьировать мощность в соответствии с ежедневными и недельными циклами нагрузки, например, во Франции, где очень сильно зависит от ядерной энергии, их можно адаптировать для отслеживания нагрузки.Для реакторов BWR это достаточно легко без неравномерного сжигания активной зоны, но для PWR (как во Франции) большую часть времени работать не на полной мощности зависит от того, где он находится в 18–24-месячном цикле дозаправки, и от того, он разработан со специальными регулирующими стержнями, которые снижают уровни мощности по всей активной зоне

%PDF-1.6
%
5263 0 объект
>
эндообъект

внешняя ссылка
5263 117
0000000016 00000 н
0000006800 00000 н
0000007046 00000 н
0000007100 00000 н
0000007726 00000 н
0000008396 00000 н
0000008448 00000 н
0000008500 00000 н
0000008552 00000 н
0000008604 00000 н
0000008656 00000 н
0000008708 00000 н
0000008760 00000 н
0000008812 00000 н
0000008864 00000 н
0000008916 00000 н
0000008968 00000 н
0000009020 00000 н
0000009099 00000 н
0000009350 00000 н
0000010078 00000 н
0000010647 00000 н
0000010918 00000 н
0000011538 00000 н
0000011795 00000 н
0000011932 00000 н
0000035717 00000 н
0000054656 00000 н
0000094470 00000 н
0000095055 00000 н
0000095552 00000 н
0000096140 00000 н
0000096731 00000 н
0000097322 00000 н
0000097919 00000 н
0000098521 00000 н
0000099125 00000 н
0000099721 00000 н
0000100316 00000 н
0000100897 00000 н
0000101493 00000 н
0000103187 00000 н
0000103438 00000 н
0000103647 00000 н
0000103936 00000 н
0000165021 00000 н
0000177812 00000 н
00001 00000 н
0000201943 00000 н
0000214362 00000 н
0000221978 00000 н
0000234981 00000 н
0000245403 00000 н
0000255279 00000 н
0000265683 00000 н
0000276842 00000 н
0000287978 00000 н
0000298202 00000 н
0000298277 00000 н
0000298379 00000 н
0000298506 00000 н
0000299002 00000 н
0000299088 00000 н
0000299197 00000 н
0000299248 00000 н
0000299367 00000 н
0000299418 00000 н
0000299546 00000 н
0000299597 00000 н
0000299696 00000 н
0000299747 00000 н
0000299845 00000 н
0000299896 00000 н
0000299988 00000 н
0000300039 00000 н
0000300146 00000 н
0000300197 00000 н
0000300305 00000 н
0000300356 00000 н
0000300538 00000 н
0000300589 00000 н
0000300727 00000 н
0000300778 00000 н
0000300904 00000 н
0000300955 00000 н
0000301115 00000 н
0000301166 00000 н
0000301272 00000 н
0000301323 00000 н
0000301467 00000 н
0000301518 00000 н
0000301639 00000 н
0000301690 00000 н
0000301818 00000 н
0000301868 00000 н
0000302039 00000 н
0000302089 00000 н
0000302209 00000 н
0000302259 00000 н
0000302377 00000 н
0000302427 00000 н
0000302541 00000 н
0000302590 00000 н
0000302691 00000 н
0000302740 00000 н
0000302855 00000 н
0000302904 00000 н
0000303015 00000 н
0000303064 00000 н
0000303164 00000 н
0000303213 00000 н
0000303309 00000 н
0000303358 00000 н
0000303414 00000 н
0000303470 00000 н
0000006624 00000 н
0000002696 00000 н
трейлер
]/Предыдущая 4312215/XRefStm 6624>>
startxref
0
%%EOF

5379 0 объект
>поток
hY{pSǹ:zYƖl!Fehd+ *)q3rq{lhpH )vICScaҔ&}у8̝V}]

Солнечная энергия своими руками

Ричард Леммонс, четверг, 16 декабря 2021 г.

Д.И.Ю. Home Energy — это электронная книга, написанная Джеффом Дэвисом. Он включает практические видеоматериалы о том, как построить солнечные батареи, которые Джефф создал вместе с Тимом Бейкером, экспертом по солнечной и ветровой энергетике. С тех пор как Джефф открыл секрет экономии энергии, он установил сотни солнечных панелей в жилых домах. У него есть навыки и секреты, которые помогут вам сделать это, используя высококачественные и профессиональные солнечные детали. Книга дает вам результаты через 30 дней. Ваши счета за электроэнергию резко уменьшатся, и вам никогда не придется беспокоиться о больших счетах.Кроме того, больше никаких внезапных отключений электроэнергии и отключений электроэнергии; вы контролируете электроснабжение вашего дома. Простое руководство в сочетании с подробными видеороликами поможет вам шаг за шагом. Вам не нужны никакие технические навыки; Вам все объяснили и показали. Это первый шаг к вашей свободе от монополии энергетических компаний. Подробнее…

Краткое описание домашней энергетической системы

Рейтинг: 4,8 звезды из 19 голосов

Содержание: Видеокурс
Автор: Джефф Дэвис
Официальный сайт: diyhomeenergy.com
Price: $47.00

Доступ сейчас

Независимость от домашней энергии

Прежде всего я хочу убедиться, что домашняя энергетическая система своими руками определенно дает наилучшие результаты.

В целом, эта электронная книга содержит все, что вам нужно знать об этом предмете. Я бы порекомендовал его в качестве руководства как для начинающих, так и для экспертов и всех, кто находится между ними.

Читать отзыв полностью…

В этом разделе основные виды установленных солнечных энергосистем, включая малое (индивидуальное) и крупномасштабное производство электроэнергии в жилых помещениях, классифицируются, как показано на рисунке 4. 2 и проанализированы с точки зрения их общей производительности и производительности компонентов. Типичная система теплового двигателя с солнечным приводом для производства электроэнергии (и тепла) в жилых помещениях состоит из солнечного концентрирующего коллектора, который приводит в действие тепловую машину (например, цикл Ренкина). Тепловая машина производит работу вала в детандере, который, в свою очередь, дополнительно приводит в действие электрический генератор, отводимое тепло может служить полезной цели (например, для нагрева воды). Такая система может быть подключена к сети или может работать независимо от накопителя энергии различными способами, что будет обсуждаться в следующем разделе этой главы.Несмотря на то, что они концептуально похожи, крупномасштабные солнечные системы отличаются от небольших тем, что они используют центральную электростанцию. В больших системах поле коллекторов используется для улавливания солнечной энергии,…

Выбросы парниковых газов (ПГ) в результате сжигания ископаемого топлива в промышленных процессах вносят значительный вклад в глобальное потепление. Сокращение выбросов ПГ может быть достигнуто только за счет перехода на возобновляемые источники энергии и одновременного повышения энергоэффективности, поэтому следует учитывать применение возобновляемых источников энергии для оценки инженерных систем объекта и экологических аспектов. Служебные системы сайта включают сложные взаимодействия. Для совершенствования систем необходим структурированный подход. Парогенераторы являются важными компонентами инженерных систем объекта, которые влияют на тепловые характеристики процессов химической и нефтехимической промышленности.Чтобы преодолеть вышеуказанные недостатки, возобновляемые источники энергии могут быть интегрированы в установку для производства пара. Возобновляемые источники энергии предлагают важные потенциальные преимущества. Солнечная энергия как обильный ресурс имеет жизнеспособный вариант потребления, который может высвободить большее количество нефти. Более того, растет признание того, что…

У нас ограниченный запас ископаемого топлива, особенно нефти. Наше сжигание ископаемого топлива разрушает пригодный для жизни климат. Два ключевых вопроса: во-первых, откажемся ли мы добровольно от ископаемого топлива в ближайшие пару десятилетий, а не будем вынуждены делать это в беспорядке, когда уже слишком поздно остановить катастрофу; во-вторых, когда мы откажемся от него, будут ли Соединенные Штаты мировым лидером в создании рабочих мест и экспорте чистых энергетических технологий, или мы будем импортировать их из Европы, Японии и вероятного лидера чистой энергии в наше отсутствие, Китая.Более четверти века консерваторы блокировали или сокращали усилия прогрессистов, направленные на увеличение расходов на разработку и внедрение экологически чистой энергии. В результате, хотя в начале 1980-х годов мы лидировали в мире практически во всех видах чистой энергии, сейчас мы играем в догонялки по всем направлениям, даже в изобретенных нами технологиях, таких как солнечная батарея и эффективная лампочка. Наконец-то мы…

Первичные источники энергии — это те, которые содержат энергию в форме (с высоким потенциалом), которая позволяет их непосредственно преобразовывать в более низкие формы энергии, которые могут быть непосредственно использованы людьми. К ним относятся ископаемое топливо, ядерная энергия и возобновляемые ресурсы, такие как биотопливо, геотермальная энергия, гидроэлектроэнергия, солнечная энергия, энергия приливов и ветра. Ископаемое топливо будет Солнечная энергия использует солнечные элементы для преобразования солнечного света в электричество, используя самый стабильный источник энергии в солнечной системе. Солнечный свет может нагревать воду или воздух в солнечных панелях, создавать пар с помощью параболических зеркал или использоваться более пассивным способом, используя свет, попадающий в окна, для обогрева зданий. Солнечная энергия наиболее эффективна в местах, где солнечная радиация самая высокая.Такие места, как солнечная пустыня на юго-западе Соединенных Штатов, гораздо больше подходят для солнечной энергии, чем тихоокеанский северо-запад, который много дней в году окутан облаками. Солнечные панели работают с разной эффективностью, в зависимости от…

Было разработано несколько методов оценки P-T условий устойчивости гидрата метана путем поиска состояния, которое минимизирует свободную энергию Гиббса системы. Эти программы требуют больших вычислительных ресурсов и требуют сложного компьютерного программирования. Однако компьютерные программы для выполнения этих расчетов теперь легко доступны. Sloan (1990, 1998) представляет подробное описание CSMHYD, компьютерной программы на базе PC-DOS. Его учебник включает дискету с исполняемой версией программы. В дополнение к расчетам температуры стабильности при заданном давлении (или наоборот) в чистой воде программа также включает солевой компонент переменного состава, что позволяет прогнозировать состояние морской воды и поровой воды.Мы отсылаем читателя к учебнику за подробностями о том, как работает программа. Выход CSMHYD показан на рисунке 5 для чистого гидрата метана в равновесии. Зацепина и Баффет (1997, 1998) представляют альтернативную минимизацию свободной энергии Гиббса…

Мембранные процессы составляют более половины существующего опреснения с использованием возобновляемых источников энергии. Некоторые из причин этого включают в себя то, что они представляют собой модульную технологию, просты в установке, компактны по размеру и просты в эксплуатации. Многие из этих преимуществ также отражают микрогенераторы возобновляемой энергии, такие как фотоэлектрические модули. Они также являются модульными, не содержат движущихся частей, имеют длительный срок службы (20-летняя гарантия) и не требуют особого обслуживания. Модульность обеих этих технологий также способствовала снижению затрат за счет эффекта масштаба. Ветряные турбины также доступны в самых разных размерах (от 100 Вт до МВт), и в конструкцию системы можно включить несколько турбин.Следовательно, мембранную систему, работающую от возобновляемых источников энергии, можно масштабировать практически до любого размера. Эти факторы в сочетании с RO и NF, демонстрирующими очень низкую SEC для морской и солоноватой воды, соответственно, делают мембраны очевидным выбором при питании таких систем с…

Ассоциация производителей солнечной энергии (SEIA) — это американская торговая ассоциация солнечной энергетики, работающая над расширением рынков, укреплением и развитием исследований и улучшением образования в области использования солнечной энергии. SEIA входит в коалицию фотоэлектрических компаний PVNow, целью которой является расширение возможностей североамериканского распределенного, подключенного к сети фотоэлектрического рынка и устранение рыночных барьеров. Они преследуют эту цель, лоббируя ключевые законодательные собрания штатов, органы по установлению тарифов на коммунальные услуги и другие государственные органы, определяющие политику в области энергетики. SEIA представляет более 700 компаний и 20 000 сотрудников энергетического сектора США. Миссия SEIA состоит в том, чтобы уменьшить нормативные барьеры для фотоэлектрических установок, расширить рынок фотоэлектрических систем по всей стране.Миссия SEIA состоит в том, чтобы уменьшить нормативные барьеры для фотоэлектрических установок, расширить рынок фотоэлектрических систем по всей стране. и малого бизнеса. Главы SEIA содержат актуальную информацию о розничных продавцах и…

Хотя технологии использования возобновляемых источников энергии не соответствуют нынешнему мировому спросу на энергию, рынок многих форм возобновляемых источников энергии растет. Приблизительно 74 223 МВт электроэнергии вырабатывается ветряными мельницами по всему миру. Несколько европейских стран и США производят самый большой процент энергии ветра. Дания является мировым лидером в этой технологии. В настоящее время мировая производственная мощность фотоэлектрической (PV) промышленности составляет более 2000 МВт в год. На долю Японии, Германии и США приходится 90 процентов всех фотоэлектрических установок в мире. Использование солнечной энергии также растет более быстрыми темпами в развивающихся странах, таких как Кения и Индия.Во всем мире эксплуатируются геотермальные электростанции мощностью около 8000 МВт. Геотермальная электростанция Гейзерс в Калифорнии мощностью 750 МВт является крупнейшей в мире. В Бразилии действует одна из крупнейших программ по возобновляемым источникам энергии в мире. Он производит этанол (биотопливо) из сахарного тростника, внося 18…

Рисунок 1. Мировой потенциал возобновляемой энергии на конец 2008 г. с разбивкой на производство электроэнергии (единицы ГВт), тепловой энергии (ГВттепл) и производства биотоплива (единицы ГЛ в год) 4 .Рисунок 1. Мировой потенциал возобновляемых источников энергии к концу 2008 г. с разбивкой на производство электроэнергии (единицы ГВт), тепловой энергии (ГВттепл) и производства биотоплива (единицы ГЛ в год) 4 . поколение 3. На рис. 1 ниже показана мировая мощность производства возобновляемой энергии на конец 2008 года 4 . Из рис. 1 видно, что ветроэнергетика имеет установленную мощность 121 МВт во всем мире. Ветроэнергетика растет с годовой скоростью 30 , широко используется в Европе и США 4 . Годовой объем производства фотоэлектрической (PV) промышленности достиг рекордных 6.9 ГВт в 2008 году, доведя установленную мощность до 13 МВт с крупнейшими солнечными фермами, работающими в Германии, Испании и Португалии. Несколько крупных солнечных тепловых электростанций работают в США и Испании, крупнейшая из них – SEGS мощностью 354 МВт. ..

МЕЖДУНАРОДНОЕ ОБЩЕСТВО СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ — международная некоммерческая неправительственная организация, занимающаяся разработкой и распространением технологий использования возобновляемых источников энергии.Общество насчитывает 30 000 членов по всему миру из промышленности, исследований и правительства, а также имеет национальные секции в 54 странах. В мандате общества заявлены следующие цели: поощрять использование и принятие технологий использования возобновляемых источников энергии для реализации глобального сообщества промышленности, отдельных лиц и учреждений в поддержку возобновляемых источников энергии для создания международных структур для содействия сотрудничеству и обмену для создания и распространения публикаций. для различных целевых групп для поддержки распространения технологий возобновляемых источников энергии для объединения промышленности, науки и политики на семинарах, конференциях и саммитах по возобновляемым источникам энергии, а также для консультирования правительств и организаций по вопросам политики, реализации и устойчивости деятельности в области возобновляемых источников энергии во всем мире -широкий. Девиз ISES…

Поэтому ясно, что в свое время возобновляемые источники энергии1 будут доминировать в мировой системе энергоснабжения благодаря присущим им преимуществам, таким как смягчение последствий изменения климата, создание рабочих мест и сокращение бедности, а также повышение энергетической безопасности и энергоснабжения. Технологии использования возобновляемых источников энергии хорошо подходят для преодоления ограничений существующих моделей энергетики и способствуют дальнейшей модернизации энергетического сектора.растущие потребности в энергии, тем самым обеспечивая устойчивую надежность поставок. Кроме того, возобновляемые источники энергии могут помочь повысить конкурентоспособность отраслей и оказать положительное влияние на региональное развитие и занятость. Технологии использования возобновляемых источников энергии подходят для внесетевых услуг, обслуживая тех, кто находится в отдаленных районах мира, без необходимости строить или расширять дорогостоящую и сложную сетевую инфраструктуру. Земля получает солнечную энергию в виде солнечного излучения в количестве, намного превышающем потребление человечеством.Нагревая планету,…

Проект политики в области возобновляемых источников энергии (REPP), основанный в 1995 году, базируется в Вашингтоне, округ Колумбия. Организация исследует стратегии, направленные на то, чтобы сделать возобновляемые источники конкурентоспособными на энергетических рынках и стабилизировать выбросы углерода. REPP поддерживает реиндустриализацию за счет использования возобновляемых технологий. Он демонстрирует, что солнечная энергия, ветер, биомасса и другие возобновляемые источники энергии могут предоставлять энергетические услуги по цене или ниже стоимости невозобновляемых источников энергии, когда структурные барьеры устранены.REPP работает напрямую с государствами и фирмами, помогая им развивать свой портфель возобновляемых источников энергии. Организация также предоставляет экспертную информацию потребителям для повышения энергоэффективности и руководства их переходом на альтернативные источники энергии. Чтобы стимулировать продажи продуктов и услуг, связанных с возобновляемыми источниками энергии, REPP создала руководство для покупателей и каталог потребителей примерно для 5000 предприятий. REPP был инициирован при поддержке Energy Foundation и Министерства энергетики США. В то время как финансовая поддержка определяется на…

Строительство и ввод в эксплуатацию массивных и сложных атомных станций требуют огромных государственных субсидий. Сравните это с ветровой или солнечной энергией, которые распределены и менее плотны. Количество солнечных панелей, производимых ежегодно, эквивалентно строительству двух ядерных установок. Подход с использованием возобновляемой солнечной энергии кажется более простым и безопасным и не требует субсидий. Такой звук Возобновляемая энергия повсюду, ее легко получить, дешево использовать и, прежде всего, она безопасна для человека и климата. Дополнительным бонусом является подача излишков электроэнергии обратно в электрическую сеть. Атомная энергетика, однако, составляет жесткую конкуренцию мощному лобби, утверждающему, что она является лучшим вытеснителем углерода. Исследование Массачусетского технологического института 2003 года показало, что люди, обеспокоенные глобальным потеплением, нейтрально относятся к роли ядерной энергии как решения или проблемы в дебатах о климатическом кризисе.Что не освещается для общественности, так это то, что на каждую 1000 потраченных на атомную энергетику…

Введение в солнечную электроэнергию из космоса Чрезвычайно сложно собрать рассеянную, неравномерную солнечную энергию на Земле и сделать ее доступной в качестве надежного источника коммерчески конкурентоспособной автономной энергии. Проблемы возрастают по мере того, как нерегулярная наземная солнечная энергия становится все большей долей общей региональной или глобальной коммерческой электроэнергии.Исследования показывают, что наземная солнечная энергия может обеспечить от 5 до 17 возобновляемых источников энергии для обычных малых электросетей. Возможно пятидесятипроцентное снабжение энергией за счет наземной солнечной и ветровой энергии. Однако увеличение доли возобновляемой энергии ограничивается более высокой стоимостью возобновляемых источников, высокими затратами на хранение и передачу возобновляемой энергии, институциональным сопротивлением и эффектами регулирования (Wan and Parsons, 1993). И наоборот, над атмосферой Земли и за пределами земного конуса тени солнечный свет постоянен.В космосе очень тонкие структуры, которые могут быть разрушены водяным паром, кислородом, ветрами и другими враждебными…

Существует много проверенных технологий для производства возобновляемой энергии, и некоторые новые технологии находятся в стадии разработки. Одной из наиболее перспективных технологий использования возобновляемых источников энергии для производства электроэнергии является энергия ветра, использующая воздушные потоки для запуска ветряных турбин.При хороших ветровых режимах с точки зрения затрат энергия ветра сравнима с альтернативными видами ископаемого топлива, особенно с учетом экономических или экологических соображений. Современные ветряные турбины имеют номинальную мощность от 600 кВт до 5 МВт. Наиболее распространенные ветряные турбины для коммерческого использования имеют номинальную мощность 1,5-3 МВт. Энергия ветра является самой быстрорастущей возобновляемой энергией в мире. С 1993 года он растет в среднем на 30 процентов в год. Ветряные мельницы обычно работают на 2535 процентов своей мощности в течение года.Фотоэлектрический модуль, состоящий из нескольких фотоэлектрических элементов или массивов, используется для преобразования солнечного света непосредственно в электричество. Фотоэлектрическая энергия также широко рассматривается как конкурентоспособная по стоимости, как энергия ветра. Как энергия из…

Свойства технологий солнечной энергетики (например, модульность, гибкость, низкие эксплуатационные расходы) значительно отличаются от свойств традиционных энергетических технологий на основе ископаемого топлива.Технологии солнечной энергии могут стать экономически эффективными и экологически выгодными альтернативами традиционным энергосистемам. Ниже приведены некоторые преимущества, которые делают солнечные энергетические системы привлекательными (например, Dincer, 2000 и McGowan, 1990). Существуют три основных момента, которые делают солнечную технологию устойчивой. Их сравнимое воздействие на окружающую среду незначительно, а разнообразие солнечных технологий обеспечивает гибкий набор вариантов. . Их нельзя исчерпать. При правильном использовании ресурсы солнечной энергии надежны и устойчивы.Ресурсы солнечной энергии действительно имеют некоторые характеристики, которые приводят к проблемам, но они часто являются решаемыми техническими и экономическими проблемами, обычно рассредоточенными, не полностью доступными, иногда прерывистыми и изменчивыми в зависимости от региона. Потенциал общих преимуществ часто упускается из виду для…

Сложности управления вскоре станут очевидными, даже если мы упростим ситуацию до примера со стороны предложения, такого как возобновляемая энергия.Широко распространенные системы возобновляемой энергии представляют собой серьезную политическую проблему. «Цель» политики — жизнеспособные системы возобновляемой энергии — несет с собой множество проблем координации. На выбор предлагаются различные технологии возобновляемой энергии (ветровые, солнечные, биомассы, морские и другие), каждая из которых может быть сконфигурирована в различных масштабах по-разному, и каждая из них уже в разной степени развита. Инновации и внедрение технологий использования возобновляемых источников энергии включают в себя сочетание известных энергетических компаний и новых бизнес-моделей и фирм.Проекты по возобновляемым источникам энергии, такие как ветряные электростанции, могут включать большие и длительные процессы планирования. Другие проекты включают в себя небольшие заявки на планирование, но они могут оказаться столь же длительными и изнурительными для заявителя (например, солнечные панели для нагрева воды в заповедных зонах Великобритании). Оба предъявляют требования к существующим…

В отличие от Европы, политика США в области возобновляемых источников энергии за последние два десятилетия представляла собой неравномерное и постоянно меняющееся лоскутное одеяло из правил и субсидий.Резкие изменения направления как на уровне штатов, так и на федеральном уровне отпугнули инвесторов и привели к банкротству десятков компаний. Использование возобновляемых источников энергии — это не только экологическая необходимость, но и экономическая целесообразность, позволяющая как компаниям, так и частным лицам экономить деньги и создавать высокооплачиваемые рабочие места в быстрорастущей технологической отрасли. Возобновляемые ресурсы иногда отвергаются как серьезные варианты, поскольку утверждается, что их рост будет ограничен базовой ресурсной базой.На самом деле статистика показывает, что США располагают очень большой ресурсной базой ветровой, солнечной, геотермальной и других возобновляемых источников энергии, а требуемая площадь земли будет скромной (см. рис. 19.4). Недавние исследования показывают, что если технология ветроэнергетики будет полностью внедрена только в трех штатах, она будет генерировать достаточно…

Крайне важно признать, что может быть синергия между доступностью возобновляемых источников энергии и водных ресурсов.Таблица 1 Сравнение всех существующих технологий опреснения с использованием возобновляемых источников энергии Австралия. Еще одним преимуществом солнечных технологий является то, что пиковая выработка энергии в летние месяцы совпадает с пиковой потребностью в воде. Второй пример, в Таунсвилле, Австралия, включает в себя добавление аспекта рециркуляции воды к существующей очистной установке залива Кливленд, что позволяет рециркулировать до 20 мл воды в день с основной очистной установки. В настоящее время очистные сооружения сбрасывают очищенные воды в Кливлендский залив, однако будущие ограничения на сброс воды и питательных веществ требуют от предприятия разработки программы повторного использования воды совместно с партнерами из частного сектора 28 .Еще одним фактором является обеспечение чистой питьевой водой в периоды засухи за счет снижения спроса на сырую воду в Таунсвилле. Предварительное исследование показало, что как…

Наиболее распространенными технологиями использования возобновляемых источников энергии для питания систем очистки воды в прошлом были фотоэлектрическая энергия, солнечная тепловая энергия и энергия ветра. Это показано на рис. 6 для следующих технологий опреснения обратного осмоса (RO), включая нанофильтрацию, многоступенчатую дистилляцию (MED), электродиализ (ED), многоступенчатую мгновенную очистку (MSF) и механическую компрессию пара (MVC).Хотя в настоящее время не существует примеров схем рециркуляции воды с использованием возобновляемых источников энергии, существуют планы по разработке таких схем. Австралийская схема описана в разделе ниже. Рис. 6 Разбивка технологий систем опреснения, работающих на возобновляемых источниках энергии, внедренных во всем мире Ссылка. 10 . В Таблице 1 сравниваются все существующие технологии опреснения с использованием возобновляемых источников энергии с указанием энергопотребления и недостатков каждой технологии. Для систем обратного осмоса и NF основная потребность в энергии связана с повышением давления питательной воды, при этом системы с солоноватой водой обычно работают под давлением …

Быстрое внедрение технологий возобновляемых источников энергии и их более широкое внедрение в ближайшем будущем создают проблемы и возможности для их интеграции в системы энергоснабжения. Энергетические системы нацелены на удовлетворение потребностей в широком спектре услуг (таких как бытовые и промышленные нужды, транспортировка и хранение). Энергетические системы включают сектор энергоснабжения и технологию конечного использования для предоставления вышеупомянутых энергетических услуг.В ЕС и других промышленно развитых странах существующая система энергоснабжения в основном состоит из крупных энергоблоков, в основном работающих на ископаемом топливе и централизованно управляемых, со средней мощностью в сотни МВт. Возобновляемые источники энергии широко распространены географически и, если они встроены в распределительные сети, часто находятся ближе к потребителям. Расположение возобновляемых и распределенных генераторов ниже по течению в распределительной сети называется распределенной генерацией. размещение концепции экономии от масштаба для крупных единиц экономии…

Существует три типа технологии концентрации солнечной энергии (CSP): желоб, параболическая тарелка и силовая башня9. Технологии желоба и башни мощности применяются в основном в крупных централизованных системах выработки электроэнергии, хотя технология желоба также может использоваться в небольших системах для отопления. и охлаждения и для производства электроэнергии. В системах используется либо аккумулирование тепла, либо резервное топливо, чтобы компенсировать прерывистость солнечной активности и, таким образом, повысить коммерческую ценность производимой энергии.Путь преобразования технологий концентрации солнечной энергии основан на четырех основных элементах: концентраторе, приемнике, транспорте-накопителе и преобразовании энергии. Концентратор улавливает и концентрирует солнечное излучение, которое затем доставляется к приемнику. Ресивер поглощает концентрированный солнечный свет, передавая его тепло рабочему телу. Транспортно-аккумулирующая система пропускает жидкость из ресивера в систему преобразования энергии в некоторых гелио-тепловых установках, часть тепловой энергии откладывается на потом…

Идеальным решением проблемы глобального потепления было бы технологическое решение, которое позволило бы миру быстро перейти от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии, таким как солнечная энергия, ветер, биомасса и геотермальная энергия, которые выделяют нулевой или низкий уровень выбросов углекислого газа. Однако каждый из этих источников имеет свои ограничения. По мнению многих экспертов, энергия ветра является наиболее перспективным источником экологически чистой энергии.Турбины улавливают энергию ветра с помощью пропеллерных лопастей, расположенных на башнях высотой 100 футов, а движущиеся лопасти соединены с турбинами для выработки электроэнергии. Сторонники говорят, что даже небольшая ветряная башня может производить более половины электроэнергии, потребляемой средним домом, но более крупные ветряные электростанции могут внести значительную долю в коммунальные сети. Дания, например, уже производит 20% своей электроэнергии за счет ветра. К сожалению, ветер дует не постоянно, вызывая проблему прерывистой и ненадежной выработки электроэнергии, и многие люди думают, что это сильный ветер…

Некоторые формы возобновляемой энергии, такие как гидроэлектроэнергия и биомасса, в течение многих лет были конкурентоспособными по стоимости в определенных приложениях и обеспечивают значительное энергоснабжение во всем мире. Другие, такие как проектирование пассивных солнечных батарей, конкурентоспособны по стоимости, но еще не преодолели все рыночные факторы, которые в настоящее время препятствуют их широкому использованию. Такие технологии, как ветроэнергетика и геотермальная энергия, в настоящее время конкурентоспособны по стоимости на своих лучших ресурсах, но нуждаются в дальнейшем совершенствовании и поддержке, чтобы полностью реализовать свой рыночный потенциал.Некоторые из них, такие как фотогальваника, определили нишевые автономные рынки электроэнергии, которые отрасль строит до такой степени, что она может конкурировать на розничных рынках электроэнергии. Третьи, такие как этанол из биомассы, развиваются как в лаборатории, так и на рынке до такой степени, что они будут конкурентоспособными без ценовой поддержки. В Таблице 5.1 представлена сводка общих технологий использования возобновляемых источников энергии и их экономических аспектов. На самом деле существует большое разнообразие…

Из этого общего количества на долю биомассы и отходов приходится 1186 млн т н.э. и гидравлической энергии 261 млн т н.э.Эти два источника энергии, вносящие наибольший вклад в баланс возобновляемой энергии, используются уже много лет. Основные надежды на развитие связаны с ветровой и солнечной энергией, которые по-прежнему составляют лишь незначительную долю производства энергии (соответственно, 0,34 и 0,09 млн т н.э. во Франции в 2007 г.). Недостаток этих

Энергоэффективность и чистая энергия могут дать возможность участвовать и создать новый рынок.Патрик Мацца из группы по защите интересов Climate Solutions предполагает, что «Производство экологически чистой энергии и эффективность конечного использования представляют собой рынок объемом 3,5 триллиона долларов США в ближайшие 20 лет, даже при отсутствии новых государственных приоритетов».26 эффективность использования ресурсов и производительность в энергетике, водном хозяйстве, сельском хозяйстве, транспорте и лесной промышленности. Примеры таких возможностей включают топливные элементы, системы очистки воды на основе ферментов, технологии точного земледелия, биотопливо и специальные химикаты.По оценкам, совокупная стоимость рынка производительности ресурсов и эффективности этих отраслей превышает 60 миллиардов долларов США и быстро растет.

Солнечная энергия является основным возобновляемым источником энергии во всем мире. Другие возобновляемые источники энергии, напр. энергия биомассы и энергия ветра получаются непосредственно из нее. Это обильный источник энергии.Наша планета получает от Солнца энергию, в 15 000 раз превышающую потребление энергии в мире, но эта энергия рассеяна и непостоянна. Солнечная энергия может быть получена в виде тепла или электричества с помощью фотогальванического эффекта. В краткосрочной перспективе существуют значительные возможности для развития низкотемпературной тепловой солнечной энергии. Тепло подается солнечными датчиками, состоящими из черной абсорбирующей поверхности, которая передает тепло теплообменной жидкости, обычно смеси воды и гликоля, для предотвращения возможности замерзания.Поверх впитывающей поверхности устанавливается глазурованная поверхность, блокирующая переизлучаемое инфракрасное излучение. В жилищном секторе тепловая солнечная энергия используется в основном для обеспечения горячей санитарной водой. Он также может быть использован для обслуживания определенной части…

Второе поколение возобновляемых источников энергии было развернуто в коммерческих целях, как правило, со стимулами, предназначенными для обеспечения дальнейшего снижения затрат за счет расширения масштабов и изучения рынка.В настоящее время внедряются технологии оффшорной ветровой энергии, передовой биомассы, солнечных фотоэлектрических систем и технологий концентрации солнечной энергии. Все они выиграли от инвестиций в НИОКР стран МЭА, в основном в 1980-х годах. Рынки для этих технологий сильны и растут, но только в нескольких странах. Некоторые из технологий уже полностью конкурентоспособны при благоприятных обстоятельствах, но для других и для более общего развертывания необходимо дальнейшее снижение затрат. Задача состоит в том, чтобы продолжать снижать затраты и расширять рыночную базу, чтобы обеспечить непрерывный быстрый рост рынка во всем мире.Возобновляемые источники энергии третьего поколения, такие как усовершенствованная газификация биомассы, геотермальная энергия горячих сухих пород и энергия океана, еще не широко продемонстрированы или коммерциализированы. Они уже на горизонте и, возможно, имеют высокий потенциал, сравнимый с…

В этом документе исследуется взаимосвязь между климатической политикой и инструментами политики в области возобновляемых источников энергии. Он показывает, что, даже когда выбросы CO2 имеют соответствующую цену, конкретные стимулы для поддержки скорейшего развертывания технологий возобновляемых источников энергии оправдываются крутыми кривыми обучения зарождающихся технологий.Эти ранние инвестиции снижают затраты в долгосрочной перспективе и делают возобновляемую энергию доступной, когда ее необходимо использовать в очень больших масштабах, чтобы в полной мере способствовать смягчению последствий изменения климата и энергетической безопасности. В документе также показано, что как цены на CO2, так и меры по внедрению возобновляемой электроэнергии создают перераспределение богатства между электроэнергетическими компаниями и их клиентами, хотя и в противоположных направлениях. Это может быть важно при рассмотрении политической экономии взаимодействия между ценообразованием на CO2 и поддержкой возобновляемых источников энергии в будущем.

«Идеальный шторм» изменения климата, политическая нестабильность в ключевых энергетических регионах и высокие цены на нефть создали спрос на новый энергетический путь. Появление многообещающих новых технологий, способных превратить обильные внутренние источники энергии, включая солнечную, ветровую, геотермальную, гидроэнергию, биомассу и энергию океана, в транспортное топливо, электричество и тепло, открывает путь к беспрецедентной энергетической революции.Технологии использования возобновляемых источников энергии в сочетании со значительным повышением энергоэффективности могут быстро и экономично преобразовать мировую энергетическую систему.

Коммерциализация определяется как создание самодостаточных рынков, которые процветают на равных условиях с другими технологиями без субсидий. Без коммерческого статуса экологически чистые энергетические технологии не только постоянно истощают государственные финансы, но и не извлекают выгоды из динамизма и инноваций частной экономики.Мобилизация и коммерциализация частного капитала являются результатом применения таких инструментов политики, как экологические налоги и рынки выбросов, а также руководящих принципов, которые могут повлиять на разработку этой политики.

Общая падающая на поверхность земли солнечная энергия составляет в среднем около 86 000 тераватт (ТВт), что более чем в 5 000 раз превышает 15 ТВт энергии, используемой в настоящее время людьми (из которых примерно 12 ТВт в настоящее время приходится на ископаемое топливо) и более в 100 раз больше, чем энергетический потенциал следующего по величине возобновляемого источника энергии ветра (Hermann, 2006).Следовательно, потенциальный ресурс солнечной энергии практически безграничен, что привело многих к выводу, что это лучший энергетический ресурс, на который можно положиться в долгосрочной перспективе. В настоящее время этот ресурс используется в ограниченных масштабах. Общее установленное производство солнечной энергии во всем мире составило 15 гигаватт (ГВт) в 2008 году2, или всего 0,1 процента от общего объема производства энергии, с аналогичным проникновением в Соединенные Штаты (EIA, 2009). Солнечная энергия может использоваться для производства электроэнергии и нагрева воды для бытовых нужд. Пассивное солнечное отопление можно использовать для прямого обогрева и охлаждения зданий.Существует два основных класса технологий солнечной энергии, используемых для выработки…

Будет ли определенная пища давать энергию при использовании микроорганизмами? Если да, то пища будет съедена, а если она попала в сточные воды, сточные воды будут очищены. Ответ на этот вопрос теперь может быть определен количественно путем сочетания понятия энтальпии и энтропии.Эта комбинация суммируется термином, называемым свободной энергией. Свободная энергия G определяется как энергия (обозначенная S), вычтенная из содержания энергии. Таким образом, термин свободная энергия. Биологические процессы осуществляются при заданной постоянной температуре, а также постоянном давлении. Таким образом, дифференцируя уравнение свободной энергии при постоянной температуре, Примечание. Чтобы G было максимальным (т. Е. Было свободной энергией), Q должно быть Qrev, как показано в уравнении.

Фотогальваника — это новая технология, которая помогает сократить выбросы углекислого газа в атмосферу, поскольку она использует солнечную энергию, не загрязняющую окружающую среду.Солнечная энергия может быть использована двумя способами: (i) фотоэлектрические и фотоэлектрические системы могут быть классифицированы в зависимости от их использования и применения. Эти системы можно разделить на два типа (1) фотоэлектрические (PV) системы и (2) фотоэлектрические тепловые (PV T) системы. Первый тип может быть дополнительно классифицирован на космические приложения, автономные фотоэлектрические системы, подключенные к сети фотоэлектрические системы, фотоэлектрические системы производства водорода и различные мелкомасштабные приложения, тогда как второй тип может быть дополнительно классифицирован как фотоэлектрический коллектор воздуха и фотоэлектрический коллектор. водосборные системы и другие.Кроме того, автономные фотоэлектрические приложения можно разделить на две категории: перекачка воды в сельском хозяйстве и электрификация общины или сельской местности. Воздушные коллекторы PV T можно использовать для сушки сельскохозяйственных теплиц, а также для обогрева помещений…

На протяжении веков люди использовали энергию ветра и текущей воды для питания ветряных и водяных мельниц.Эта технология теперь была обновлена для управления генераторами электроэнергии. Солнечную энергию и даже вулканическое тепло также можно превратить в электричество. Такие источники энергии описываются как возобновляемые, потому что они никогда не иссякают. Возможно, они не в состоянии обеспечить все наши энергетические потребности, но большинство из них не выделяют парниковых газов, вызывающих изменение климата.

Кроме того, солнечную энергию можно использовать путем включения соответствующих конструкций в здания, чтобы максимально использовать солнечную энергию для различных целей, таких как освещение, кондиционирование воздуха, а также охлаждение воды и отопления помещений, и тем самым сократить потребление внешней энергии.Фотоэлементы требуют сильного воздействия прямых солнечных лучей. Чтобы обеспечить максимальное пребывание на солнце в течение дня, фиргелиометр используется для расчета степени воздействия солнца в данном месте. Эта информация полезна для определения того, подходит ли конкретное место для солнечной энергии, а также в каком направлении должны быть обращены ячейки. Во многих случаях эти камеры размещаются на крышах.

Основными воздействиями на окружающую среду, связанными со значительным внедрением солнечной энергии, являются требуемая площадь земли, воздействия, связанные с производством и утилизацией солнечных коллекторов, а также воздействия, связанные с повышенными требованиями к хранению энергии.В качестве показателя масштаба производства, который может потребоваться, сценарий МЭА BLUE Map прогнозирует необходимость установки ежегодно до 2050 года в среднем 215 миллионов м2 (около 86 миль2) солнечных панелей по всему миру, чтобы удовлетворить потребность в 4750 По их прогнозам, для замены части электроэнергии, вырабатываемой на ископаемом топливе 4 , потребуется два ТВтч солнечной энергии в год. Это в дополнение к концентрированным солнечным тепловым электростанциям. В США среднее количество пиковой солнечной энергии, достигающей поверхности, составляет порядка 1 кВт м2.Для фотоэлектрических (PV) систем эффективность преобразования обычно не превышает примерно 20 , поэтому каждый м2 фотоэлектрических систем может производить не более примерно 200 Вт мощности. В сочетании с изменением азимута солнца над…

В этой главе представлен обзор и анализ тепловых двигателей, работающих на солнечной энергии, для выработки электроэнергии применительно к жилым помещениям.Влияние солнечных систем на устойчивое развитие количественно оценивается на основе коэффициентов использования ископаемого топлива и солнечной энергии, прогнозируемых в течение следующих десятилетий, и фактора устойчивости, представленного также в других работах, например, Dincer and Rosen (2005). Представлены и проанализированы установленные крупномасштабные и мелкомасштабные системы на основе их оптимизации. Оптимизация теплового двигателя, работающего от солнечной энергии, важна для получения низкой стоимости электроэнергии и дополнительного снижения выбросов CO2 за счет производства солнечной энергии.Имея это в виду, мы разработали здесь модель солнечного теплового двигателя и оптимизацию и определили важные параметры оптимизации, а именно качество оптической системы, выраженное в терминах угловой ошибки S, коэ

Своими руками альтернативная энергия: Альтернативная энергия | Сделай сам своими руками

Нетрадиционная энергетика своими руками. Альтернативные источники энергии для дома своими руками

Ветрогенераторы

Геотермальные источники

Биогазовые установки

Где взять бесплатное электричество?

Как сделать бесплатное электричество дома?

Как получить бесплатное электричество на даче?

Бесплатное электричество из земли

Как добыть бесплатное электричество из воздуха?

Бесплатное электричество от ЛЭП

Бесплатное электричество из сетевого фильтра

Бесплатное электричество из магнитов

Как использовать бесплатное электричество?

Прогноз на будущее

Заключение

Какие бывают

Солнечные батареи

Ветрогенераторы

Биогазовые установки

Тепловые насосы

Что выбрать

Как выбрать источник энергии

Электростанция на солнечных батареях

Необходимые компоненты и сборка

Особенности установки на доме

Солнечные коллекторы для нагрева

Как сделать ветрогенератор

Изготовление ветроколеса для дома

Сборка, установка и подключение

Прогнозы экономистов и ученых

Наиболее популярные

Ветер

Разновидности

Как использовать

Солнце

Гелиоустановки

Для нагрева воды

Солнечные батареи

Преимущества установки

Недостатки

Монтаж

Об альтернативной энергии своими руками | Альтернативная Энергия

Ставьте палец вверх и подписывайтесь на канал, чтобы видеть новые публикации!

Альтернативные источники энергии для дома сделать самому своими руками. Виды и проблемы альтернативных источников энергии

Прогнозы экономистов и ученых

Наиболее популярные

Ветер

Разновидности

Как использовать

Советы

Солнце

Гелиоустановки

Для нагрева воды

Это интересно

Солнечные батареи

Преимущества установки

Недостатки

Монтаж

Альтернативные виды энергии. Обзор источников электичесива

Экономические критерии альтернативных источников энергии

Возможности использования альтернативных видов энергии

Альтернативная энергия солнечного излучения

Альтернативная энергия ветра

Альтернативная энергия биогаза

Тепловые машины для экономии и получения альтернативной энергии

Новаторские идеи по созданию альтернативных источников энергии

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ Источники ЭНЕРГИИ для ДОМА

Купить альтернативные источники энергии для дома — лучшая цена в Украине

Альтернативные источники энергии для дома в интернет-магазине «Менерс»

Instructables ’10 проектов по производству чистой энергии своими руками

1. Устройство автоматического полива растений

2. Прототип свободной энергии

3.Квантовая батарея

4. Простая банка для приготовления пищи на солнечной энергии

5. Используйте мышцы, чтобы зарядить телефон

6. Солнечный трекер с шаговым двигателем

7. Велосипедное зарядное устройство для телефона

8. Делайте энергию из сорняков

9. Создавайте энергию, двигая руками