Alternative Energiequellen: Technologieüberblick

Einführung

Die gesamte moderne Weltwirtschaft hängt von den Reichtümern ab, die in der Zeit der Dinosaurier angehäuft wurden: Öl, Gas, Kohle und andere fossile Brennstoffe. Die meisten Aktivitäten in unserem Leben, von der Fahrt mit der U-Bahn bis zum Aufheizen des Wasserkochers in der Küche, erfordern letztendlich das Verbrennen dieses prähistorischen Erbes. Das Hauptproblem besteht darin, dass diese leicht verfügbaren Energieressourcen nicht erneuerbar sind. Früher oder später wird die Menschheit das ganze Öl aus den Eingeweiden der Erde pumpen, das ganze Gas verbrennen und die ganze Kohle ausgraben. Womit werden wir dann Teekannen erhitzen?

Wir sollten auch die negativen Umweltauswirkungen der Kraftstoffverbrennung nicht vergessen. Eine Erhöhung des Gehalts an Treibhausgasen in der Atmosphäre führt zu einem Anstieg der Durchschnittstemperatur auf dem gesamten Planeten. Produkte der Kraftstoffverbrennung Luft verschmutzen. Das spüren vor allem Bewohner von Großstädten.

Wir alle denken an die Zukunft, auch wenn diese Zukunft nicht mit uns kommt. Die Weltgemeinschaft hat die Grenzen fossiler Brennstoffe längst erkannt. Und die negativen Auswirkungen ihrer Verwendung auf die Umwelt. Führende Staaten setzen bereits Programme zur schrittweisen Umstellung auf umweltfreundliche und erneuerbare Energiequellen um.

Weltweit sucht die Menschheit nach Ersatz für fossile Brennstoffe und führt diese schrittweise ein. Längst sind auf der ganzen Welt Solar-, Wind-, Gezeiten-, Geothermie- und Wasserkraftwerke in Betrieb. Es scheint, dass was uns gerade jetzt daran hindert, alle Bedürfnisse der Menschheit mit ihrer Hilfe zu befriedigen?

Tatsächlich hat alternative Energie viele Probleme. Zum Beispiel das Problem der geografischen Verteilung von Energieressourcen.Windparks werden nur in Gebieten gebaut, in denen oft starke Winde wehen, Solaranlagen - wo es nur wenige bewölkte Tage gibt, Wasserkraftwerke - an großen Flüssen. Öl ist natürlich auch nicht überall verfügbar, aber es ist einfacher zu liefern.

Das zweite Problem alternativer Energien ist die Instabilität. Bei Windparks hängt die Erzeugung vom Wind ab, der ständig seine Geschwindigkeit ändert oder ganz aufhört. Solarkraftwerke funktionieren bei bewölktem Wetter nicht gut und nachts überhaupt nicht.

Weder Wind noch Sonne berücksichtigen die Bedürfnisse der Energieverbraucher. Gleichzeitig ist die Energieabgabe eines thermischen oder nuklearen Kraftwerks konstant und einfach regelbar. Die Lösung dieses Problems kann nur der Bau riesiger Energiespeicher sein, um bei geringer Leistung eine Reserve zu schaffen. Dies erhöht jedoch die Kosten des gesamten Systems stark.

Aufgrund dieser und vieler anderer Schwierigkeiten verlangsamt sich die Entwicklung alternativer Energien in der Welt. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe ist immer noch einfacher und billiger.

Wenn jedoch alternative Energiequellen im Maßstab der Weltwirtschaft keinen großen Nutzen bringen, dann können sie im Rahmen eines individuellen Hauses sehr attraktiv sein. Schon jetzt spüren viele die stetig steigenden Tarife für Strom, Wärme und Gas. Jedes Jahr dringen Energieunternehmen tiefer in die Taschen der einfachen Leute ein.

Experten des internationalen Venture-Fonds I2BF präsentierten den ersten Überblick über den Markt für erneuerbare Energien. Ihren Prognosen zufolge werden alternative Energietechnologien in 5–10 Jahren wettbewerbsfähiger und weit verbreitet sein. Schon jetzt schrumpft der Kostenunterschied zwischen alternativer und konventioneller Energie rapide.

Energiekosten beziehen sich auf den Preis, den ein alternativer Energieerzeuger erhalten möchte, um seine Kapitalausgaben über die Lebensdauer des Projekts zu kompensieren und eine Rendite von 10 % auf das investierte Kapital zu erzielen. Dieser Preis beinhaltet auch die Kosten der Fremdfinanzierung, da die meisten stark gehebelt sind.

Die nebenstehende Grafik veranschaulicht die Bewertung verschiedener alternativer und traditioneller Energiearten im II. Quartal 2011 (Abb. 1).

Reis. eines.	Bewertung verschiedener Arten von alternativen und traditionellen Energien

Geothermie sowie Energie aus der Verbrennung von Müll- und Deponiegas sind den obigen Zahlen zufolge die kostengünstigsten aller alternativen Energieformen. Tatsächlich können sie bereits direkt mit der traditionellen Energie konkurrieren, aber der limitierende Faktor für sie ist die begrenzte Anzahl von Orten, an denen diese Projekte umgesetzt werden können.

Für diejenigen, die sich von den Launen der Energietechniker unabhängig machen wollen, die zur Entwicklung alternativer Energien beitragen wollen, die einfach nur ein bisschen Energie sparen wollen, ist dieses Buch geschrieben.

Aus Buch V. Germanovich, A. Turilin „Alternative Energiequellen. Praktische Designs für die Nutzung von Wind, Sonne, Wasser, Erde, Biomasseenergie.

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Gibt es eine Zukunft für alternative Energiequellen?

Alternative Quellen erneuerbarer Energien sind durchaus eine interessante und vielversprechende Richtung. Beispielsweise gibt es mehrere effektive Verfahren zur Erzeugung von Wasser aus Luft. Hier muss zwar ein Generator verwendet werden. Ob neue Ansätze gefunden werden, um diese Probleme zu lösen und die Methoden zu verbessern, wird die Zeit zeigen.

Ob es gelingen wird, Ressourcen sinnvoll einzusetzen, ist eine große Frage

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Arten von alternativen Energiequellen.

Die Energie von Wind, Sonne, Wasser, Biokraftstoffen, Erdwärme sind relativ unerschöpflich und erneuerbar. Die Vorteile alternativer Energiequellen sind unbestreitbar, da sie natürliche Ressourcen schonen. Darüber hinaus entsprechen sie viel besser den Umweltsicherheitsanforderungen.

Windenergie.

Das Prinzip der Windkraftnutzung besteht darin, kinetische Energie in elektrische, thermische und mechanische Energie umzuwandeln. Windgeneratoren dienen der Erzeugung elektrischer Energie. Sie können unterschiedliche technische Parameter, Größen, Designs, horizontale oder vertikale Rotationsachsen haben. Segel sind ein klassisches Beispiel für die Nutzung von Windkraft im Seeverkehr, und eine Windmühle ist eine Umwandlung in mechanische Energie.

Der Durchmesser der Blätter und die Höhe ihrer Position bestimmen die Leistung des Windgenerators. Bei einer Windstärke von 3 m/s beginnt der Generator Strom zu erzeugen und erreicht bei 15 m/s seinen Maximalwert. Windstärke über 25 m/s ist kritisch - der Generator wird abgeschaltet.

Sonnenenergie ist ein Geschenk der Sonne.

Solarenergie als alternative Energiequelle ist eine natürliche Fortsetzung der lebensspendenden Mission der Sonne auf unserem Planeten. Aber während die Menschheit nicht gelernt hat, es direkt zu benutzen.Gegenwärtig werden Sonnenkollektoren als Wandler von Sonnenenergie in elektrische Energie verwendet, und Sonnenkollektoren werden für Wärmeenergie verwendet. Darüber hinaus wird in einigen Fällen eine Kombination aus zwei Typen verwendet.

Die Solartechnik besteht in der Erwärmung der Oberfläche mit Sonnenstrahlen und in der Nutzung des erwärmten Wassers zur Warmwasserbereitung, Heizung oder Verwendung in Dampfkraftgeneratoren. Sonnenkollektoren werden verwendet, um Sonnenenergie in thermische Energie umzuwandeln. Ihr gemeinsames Macht hängt ab die Anzahl und Leistung der einzelnen Geräte, die in das System einer Solar- oder Wärmestation eingebunden sind.

Sonnenkollektoren sind unterteilt in:

• Silizium
• Film

Batterien mit Siliziumkristallen sind derzeit am gefragtesten, und Folienbatterien sind am bequemsten. Silikonplatten sind eine der besten Optionen für ein Privathaus.

Wasserkraft ist die Nutzung der Kraft des Wassers.

Das Funktionsprinzip von Turbinen in Wasserkraftwerken ist die Wirkung der Wasserkraft auf die Schaufeln einer Wasserturbine, die Strom erzeugt. Teilweise werden nur solche Wasserkraftwerke als alternative Energiearten eingestuft, bei denen auf mächtige Staudämme verzichtet wird und die Stromerzeugung unter dem Einfluss des natürlichen Wasserflusses erfolgt. Dies liegt an den erheblichen negativen Auswirkungen leistungsstarker Wasserkraftwerke auf natürliche Flusslandschaften, deren Flachwasser und katastrophalen Überschwemmungen.

Gegen die Nutzung der natürlichen Energie der Meeres- und Meeresgezeiten gibt es von Umweltschützern keine Einwände. Die Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie erfolgt dabei an speziellen Gezeitenstationen.

Geothermie ist die Wärme der Erde.

Die Erdoberfläche strahlt Wärme nicht nur dort ab, wo heiße seismische Quellen ausgestoßen werden, wie zum Beispiel in Kamtschatka, sondern in fast allen Regionen der Erde. Um die Erdwärme zu entziehen, werden spezielle Wärmepumpen eingesetzt und anschließend in elektrische Energie umgewandelt oder als Wärme genutzt. Das Funktionsprinzip der Anlagen basiert auf den Gesetzen der Thermodynamik und den physikalischen Gesetzmäßigkeiten des Verhaltens von Flüssigkeiten und Gasen, insbesondere Freon.

Die Bauart der Pumpe bestimmt die primäre Energiequelle, wie Boden-Luft oder Boden-Wasser.

Biotreibstoff.

Das Prinzip der Gewinnung von Biokraftstoffen basiert auf der Verarbeitung von Bioprodukten mit speziellen Anlagen. Bei der Verarbeitung wird thermische oder elektrische Energie erzeugt. Biokraftstoffe können flüssig, fest oder gasförmig sein. Fest sind beispielsweise Brennstoffbriketts, flüssig – Bioethanol, gasförmig – Biogas. Zu seinen Sorten gehört Deponiegas, das in Deponien entsteht. Die Nutzung von Biogas aus Altdeponien hilft, die Probleme der Abfallverwertung zu lösen.

Alternative Energiequelle: Was ist das und warum wird sie benötigt?

Energie basiert bis heute auf ausgereiften und erprobten Verfahren zur Stromerzeugung. Sie sind bekannte Atom-, Elektro- und Wasserkraftwerke. Sie alle arbeiten mit der Nutzung der Ressourcen unseres Planeten, die früher oder später erschöpft sein werden, oder beinhalten Reaktionen, die irreparablen Schaden anrichten können.

Im Jahr 2017 verteilte sich die prozentuale Nutzung dieser Ressourcen wie folgt:

• 39,3 % - Kohle;
• 22,9 % - Erdgas;
• 16% - Wasser;
• 10,6 % - Kernenergie;
• 4,1 % - Öl.

Heute sucht dieses zukunftsträchtige Gebiet in der umgebenden Welt nach Stoffen und Prozessen, die in der Lage sind:

• erneuern Sie Ihre Ressourcen (d.h. seien Sie unerschöpflich);
• stellen in Bezug auf die Qualität einen vollständigen Ersatz für traditionelle dar;
• wirtschaftlich sein;
• der Umwelt nicht schaden.

Was ist falsch an traditionellen Energiequellen?

Kohle, Öl und Gas haben noch keinen vollständigen Ersatz für die Produktion der von der Menschheit benötigten Energie gefunden. Ihre Bestände sind jedoch begrenzt und nicht erstattungsfähig.

Zum Beispiel hat unsere Erde bis zu 350 Millionen Jahre gebraucht, um Öl und Gas zu erzeugen, und wir haben ihre Ressourcen viel schneller erschöpft.

Etwa 90 % der Energie auf dem Planeten wurde 2010 durch die Verbrennung von fossilen und Biokraftstoffen aus pflanzlichen oder tierischen Rohstoffen erzeugt. Und bis 2040 wird der Anteil dieser Produktion nicht unter 80 % sinken. Gleichzeitig wächst der Energieverbrauch: bis zum 40. Jahr - um 56%.

Bereits 2012 gaben Wissenschaftler an, dass die gesamte Gasversorgung des Planeten bis 2052 enden würde und Öl etwas länger reichen würde – bis 2060. Das heißt, unsere Kinder können bereits die Zeit abfangen, in der ein Öltanker oder eine Gaspipeline nicht mehr nützlich sind und die Wälder abgeholzt werden.

Schädliche Emissionen in die Atmosphäre, die mit Verbrennungsprodukten und der Kernenergieerzeugung verbunden sind, sind Ozonabbauer und Leiter der globalen Erwärmung.

Daher steht die gesamte moderne Zivilisation, egal wie Politiker und Ölproduzenten sie abtun, vor einer globalen Frage – welche Energiequelle wird die traditionellen ersetzen und gleichzeitig die Umwelt bewahren.

Thermische Energiewirtschaft

Der häufigste Energiesektor in Russland.Thermische Kraftwerke im Land produzieren mehr als 1.000 MW unter Verwendung von Kohle, Gas, Ölprodukten, Schiefervorkommen und Torf als Rohstoffe. Die erzeugte Primärenergie wird weiter in Strom umgewandelt. Technologisch haben solche Stationen viele Vorteile, die ihre Popularität bestimmen. Dazu gehören anspruchslose Betriebsbedingungen und einfache technische Organisation des Arbeitsablaufs.

Thermische Kraftanlagen in Form von Brennwertanlagen und Blockheizkraftwerken können direkt dort errichtet werden, wo der Rohstoff gewonnen wird oder wo sich der Verbraucher befindet. Saisonale Schwankungen beeinträchtigen die Stabilität der Stationen nicht, was solche Energiequellen zuverlässig macht. Aber es gibt auch Nachteile von Wärmekraftwerken, darunter die Verwendung von erschöpfbaren Brennstoffressourcen, Umweltverschmutzung, die Notwendigkeit, große Mengen an Arbeitskräften anzuschließen usw.

Was soll man wählen: erneuerbare Energiequellen oder Kernenergie?

In der Vergangenheit waren Atomkraft, Kohle und Wasserkraft gewaltige Energiequellen

Ungeachtet der Tatsache, dass viele Länder der Welt eng an der Entwicklung des Sektors für erneuerbare Energien beteiligt sind, plante die Führung der Russischen Föderation daher, bis Anfang 2020 nur 4,5 % der Energie aus erneuerbaren Energien zu beziehen, und stellte fest dass die Kohlenwasserstoffreserven nicht unbegrenzt sind

Die russische Regierung setzt auf langfristige Energiegewinnung aus Plutonium und Fusionsenergie; Solche Energiequellen sind noch nicht vollständig erforscht und stellen eine echte Bedrohung für die Menschheit dar. Dies gilt für die Entwicklung und Anwendung der gesamten Kernenergie.

Mit dem Ziel, in Frankreich mehr Forschung zur Kernenergie zu betreiben, wurde 2007 mit dem Bau eines experimentellen thermonuklearen Reaktors von internationaler Bedeutung begonnen.

Das Projekt wurde von einer Gruppe aus mehreren Ländern, darunter Russland, gegründet. Der Hauptzweck der Erstellung eines solchen Projekts bestand darin, die mögliche kommerzielle Nutzung von Energie aus der Kernfusion als Quelle elektrischer Energie zu beweisen. Eine Lösung für dieses Problem wurde noch nicht gefunden.

Nach Berechnungen von Wissenschaftlern, die an der Untersuchung thermonuklearer Prozesse beteiligt sind, wird die von ihnen bis 2100 erhaltene Energiemenge die Messlatte von 100 GW nicht überschreiten können, was ein niedriger Indikator für die Lösung der Probleme der Menschheit im Zusammenhang mit der Stromerzeugung ist . Als Beispiel können wir die Tatsache nehmen, dass moderne Weltkraftwerke 4000 GW Strom liefern.

Der einzige Weg, das Problem der Stromgewinnung zu lösen, ist die Umstellung der Menschheit auf erneuerbare Energiequellen mit der parallelen Nutzung von Technologien, die zur Stromeinsparung beitragen. Der Vorteil eines solchen Übergangs wird die Erhaltung des Klimas des Planeten sein. Alle notwendigen Finanzmittel, um diesen Prozess zu starten, sind verfügbar.

Alternative Energie im modernen Russland

Im Vergleich zu den Vorjahren entwickelt sich alternative Energie in Russland schneller, ist aber nicht dominant. Heute wird der Großteil der Energie im Land aus traditionellen Quellen gewonnen.

Solarkraftwerke

Solarkraftwerk im Ural

Die südlichen Regionen des Landes sowie West-, Ostsibirien und der Ferne Osten haben das Potenzial für die Produktion von Solarstrom. In Russland ist es vielversprechend, Energie aus der Sonne zu gewinnen, daher werden Projekte in dieser Richtung staatlich unterstützt.

Wasser- und Gezeitenkraftwerke

Russland nutzt das Wasserpotenzial aktiv zur Stromerzeugung: Seit 2017 verfügt das Land über 15 Kraftwerke mit einer Leistung von mehr als 1000 Megawatt sowie Hunderte von Stationen mit geringerer Leistung. Die Energie aus einem Wasserkraftwerk kostet nur halb so viel wie die aus einem Wärmekraftwerk.

Gezeitenstationen erfordern große Finanzen, daher findet die Entwicklung dieser Richtung in der Russischen Föderation nicht statt. Nach Prognosen von Wissenschaftlern könnten TPPs ein Fünftel des in Russland produzierten Stroms ausmachen.

Windräder

Aufgrund der geringen Windgeschwindigkeit ist es in Russland unmöglich, Generatoren mit horizontaler Drehachse zu installieren. Häufig werden jedoch Strukturen mit vertikaler Rotationsachse verwendet.

Windkraftwerk im Gebiet Uljanowsk

Ab 2018 betrug die Gesamtleistung der Windkraftanlagen in Russland 134 Megawatt. Das größte Kraftwerk im Gebiet Uljanowsk (Kapazität - 35 Megawatt).

Geothermische Stationen

In Russland gibt es 5 geothermische Kraftwerke, von denen sich drei in Kamtschatka befinden. Laut Daten aus dem Jahr 2016 erzeugt das GeoPP 40 % des auf dieser Halbinsel verbrauchten Stroms.

Biokraftstoff-Anwendung

Die Kraftstoffproduktion ist auch in Russland organisiert. Gleichzeitig ist es für das Land rentabler, feste Biokraftstoffe zu entwickeln als flüssige. Jetzt wird die Produktion in einem Werk in Wladiwostok durchgeführt.

Atomkraftwerk

Russland produziert Strom aus Kernenergie und entwickelt sich weiter in diese Richtung.Neue Stationen werden gebaut, neue Fördermethoden werden angewendet. Nach Angaben von 2019 sind in Russland 10 Kernkraftwerke in Betrieb. Die Russische Föderation steht weltweit an zweiter Stelle in Bezug auf die Stromerzeugungskapazität durch Kernkraftwerke, die Volksrepublik China hat die Meisterschaft in dieser Branche gewonnen.

Windenergie

Gerade an Orten mit konstanter Windrichtung sind Windparks eine vielversprechende Möglichkeit zur Energiegewinnung.

Die Methode zur Gewinnung dieser Energie verschmutzt die natürliche Umwelt nicht. Es besteht jedoch eine Abhängigkeit von der Unbeständigkeit der Richtungen und Stärke des Windes. Diese Abhängigkeit kann zwar teilweise durch den Einbau von Schwungrädern und einer Vielzahl von Batterien geglättet werden.

Aber Bau, Wartung und Reparatur von Windparks sind nicht billig. Darüber hinaus ist ihr Betrieb von Lärm begleitet, stört Vögel und Insekten und reflektiert Funkwellen mit rotierenden Teilen.

Alternative Energie für Rechenzentren

Betreiber von Rechenzentren interessieren sich zunehmend für alternative Stromquellen. Die einzige Möglichkeit, das Kapazitätswachstum hier aufrechtzuerhalten, besteht darin, die Kosten für die Bereitstellung, Wartung und Kühlung von Rechenzentren erheblich zu senken. Es gibt mehrere Optionen.

Beispielsweise kann die beim Betrieb von Servern entstehende Wärme der Raumheizung zugeführt werden. So hat Yandex 2015 eine ganze Stadt in Finnland beheizt. Durch die Wärmelieferung an die Stadt konnte Yandex einen Teil seiner Stromkosten erstatten.

Die Kühlung von Rechenzentren ist einer der unersättlichsten Ausgabenposten für IT-Unternehmen. Im Durchschnitt macht die Kühlung 45 % der Energiekosten aus.

Eine originelle Möglichkeit, bei der Gerätekühlung einzusparen, ist die Verwendung von "freier Kühlung". Oder einfach gesagt, um die Server mit Luft von der Straße zu kühlen.Dies gilt insbesondere für Russland, wo es die meiste Zeit des Jahres draußen kalt ist.

Eine weitere Möglichkeit, die Luft im Rechenzentrum zu kühlen, wodurch Sie sparen können auf Energiekosten — Methode der adiabatischen Kühlung. In diesem Fall wird Wasser versprüht, um die Temperatur zu senken. Beim Verdunsten nimmt es Wärme auf und senkt so auf einfache Weise die Temperatur der Luft.

In jedem Fall empfiehlt es sich, vor dem Experimentieren ein ausführliches Energieaudit durchzuführen. Die Ergebnisse werden es ermöglichen, den Zustand des Energieverbrauchs zu analysieren und Möglichkeiten zur Einsparung von Energieressourcen zu identifizieren.

Warum brauchen wir alternative Energiequellen?

Wenn die erschöpfbaren Energiequellen (fossile Brennstoffe) zur Neige gehen, muss die Menschheit auf AES (alternative Energiequellen) umsteigen. Ab 2017 wurden 35 % des in Russland erzeugten Stroms kohlenstofffrei produziert – in Kernkraftwerken und Wasserkraftwerken.

Die Nutzung traditioneller Energiequellen ist aus folgenden Gründen problematisch:

• Das TPP verwendet Kraftstoff, der in naher Zukunft zur Neige gehen wird. Nach den schlimmsten Schätzungen wird dies in 30 Jahren der Fall sein;
• Die Kosten für fossile Brennstoffe steigen, also steigt der Strompreis;
• Produkte zur Stromerzeugung belasten die Umwelt;
• Die von den Stationen erzeugte Wärme verursacht eine globale Erwärmung.

Die Menschheit hat nur einen Weg – den Übergang zu AIE.

Ebbe und Flut Energie

Die Umwandlung von Gezeitenenergie in Strom erfolgt in Gezeitenkraftwerken auf zwei Arten:

1. Das erste Verfahren nach dem Prinzip der Energieumwandlung ähnelt der Energieumwandlung in einem Wasserkraftwerk durch Drehen einer Turbine, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist;
2. Die zweite Methode nutzt die Energie der Wasserbewegung; Diese Methode basiert auf dem Unterschied im Wasserstand bei Ebbe und Flut.

Die Profis

• Solarenergie ist eine erneuerbare Ressource. Solange die Sonne existiert, wird ihre Energie die Erde erreichen.
• Die Erzeugung von Solarstrom führt nicht zu Wasser- oder Luftverschmutzung, da beim Verbrennen des Brennstoffs keine chemische Reaktion stattfindet.
• Solarenergie kann sehr effizient für praktische Zwecke wie Heizung und Beleuchtung genutzt werden.
• Die Vorteile der Solarenergie werden oft für die Beheizung von Schwimmbädern, Resorts und Wassertanks auf der ganzen Welt gesehen.

Die Nachteile

• Sonnenenergie erzeugt keine Energie, wenn die Sonne nicht scheint. Nachts und bewölkte Tage schränken die erzeugte Energiemenge stark ein.
• Der Bau von Solarkraftwerken kann sehr teuer sein.

Hauptarten erneuerbarer Energien

Energie der Sonne

Solarenergie gilt als führende und umweltfreundliche Energiequelle. Bisher wurden thermodynamische und photoelektrische Verfahren zur Stromerzeugung entwickelt und eingesetzt. Das Konzept der Funktionsfähigkeit und Perspektiven von Nanoantennen wird bestätigt. Die Sonne als unerschöpfliche Quelle umweltfreundlicher Energie kann durchaus den Bedarf der Menschheit decken.

Windenergie

Windenergie wird seit langem erfolgreich von Menschen und Windmühlen genutzt. Wissenschaftler entwickeln neue und verbessern bestehende Windparks. Kosten senken und Effizienz von Windkraftanlagen steigern. Sie sind besonders an den Küsten und in Gebieten mit konstanten Winden von Bedeutung.Durch die Umwandlung der Bewegungsenergie von Luftmassen in günstige elektrische Energie leisten Windparks bereits heute einen wesentlichen Beitrag zum Energiesystem einzelner Länder.

geothermische Energie

Geothermische Energiequellen nutzen eine unerschöpfliche Quelle - die innere Wärme der Erde. Es gibt mehrere Arbeitsschemata, die das Wesentliche des Prozesses nicht ändern. Naturdampf wird von Gasen gereinigt und in Turbinen eingespeist, die elektrische Generatoren drehen. Ähnliche Installationen sind auf der ganzen Welt im Einsatz. Geothermische Quellen liefern Strom, heizen ganze Städte und erhellen die Straßen. Aber die Kraft der Erdwärme wird nur sehr wenig genutzt, und die Produktionstechnologien haben einen geringen Wirkungsgrad.

Gezeiten- und Wellenenergie

Gezeiten- und Wellenenergie ist eine sich schnell entwickelnde Methode, um die potentielle Energie der Bewegung von Wassermassen in elektrische Energie umzuwandeln. Mit einer hohen Energieumwandlungsrate hat die Technologie ein großes Potenzial. Es kann zwar nur an den Küsten von Ozeanen und Meeren eingesetzt werden.

Biomassenenergie

Der Prozess der Biomassezersetzung führt zur Freisetzung von methanhaltigem Gas. Gereinigt wird es zur Erzeugung von Strom, Raumwärme und anderen Haushaltsbedarf verwendet. Es gibt kleine Unternehmen, die ihren Energiebedarf vollständig decken.

Energie der elektromagnetischen Sonnenstrahlung

Es kann sowohl Strom als auch Wärme erzeugt werden.Die direkte Umwandlung der Sonnenstrahlung in elektrische Energie erfolgt sowohl durch direkte Umwandlung aufgrund des Phänomens des internen photoelektrischen Effekts an Photovoltaikmodulen als auch indirekt durch thermodynamische Methoden (Erzeugung von Dampf mit hohem Druck).

Solarkraftwerk

Kassenbon Wärmeenergie aus Solarenergie wird erzeugt, indem diese Energie absorbiert und die Oberfläche und das Kühlmittel weiter erhitzt werden, sowohl durch spezielle Kollektoren als auch unter Verwendung der Techniken der "Solararchitektur".

Satz von Einstellungen für Umwandlung von Sonnenenergie ist Solar Kraftwerk.

Vorteile

Windenergie erzeugt keine Verschmutzung, die die Umwelt verschmutzen kann. Da keine chemischen Prozesse wie bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe stattfinden, bleiben keine schädlichen Nebenprodukte zurück.

• Da die Windenergie eine erneuerbare Energiequelle ist, werden wir sie nie fertigstellen.
• Landwirtschaft und Beweidung können weiterhin auf Flächen stattfinden, die von Windkraftanlagen belegt sind, was zur Produktion von Biokraftstoffen beitragen könnte.
• Windparks können offshore gebaut werden.

Das Gerät und die Verwendung von Sonnenkollektoren

Ein primitiver Sonnenkollektor ist eine schwarze Metallplatte, die unter einer dünnen Schicht einer transparenten Flüssigkeit platziert wird. Wie Sie aus einem Schulphysikkurs wissen, erwärmen sich dunkle Gegenstände stärker als helle. Diese Flüssigkeit bewegt sich mit Hilfe einer Pumpe, kühlt die Platte und erwärmt sich gleichzeitig selbst. Der beheizte Flüssigkeitskreislauf kann in einem angeschlossenen Tank angeordnet sein Quelle für kaltes Wasser. Durch Erhitzen des Wassers im Tank wird die Flüssigkeit aus dem Kollektor gekühlt.Und dann kommt es zurück. Mit diesem Energiesystem erhalten Sie also eine konstante Warmwasserquelle und im Winter auch heiße Heizkörper.

Es gibt drei Arten von Kollektoren, die sich im Gerät unterscheiden

Bis heute gibt es 3 Arten solcher Geräte:

• Luft;
• röhrenförmig;
• eben.

Luft

Die Luftkollektoren bestehen aus dunkel gefärbten Platten.

Luftkollektoren sind schwarze Platten, die mit Glas oder transparentem Kunststoff bedeckt sind. Luft zirkuliert natürlich oder zwangsweise um diese Platten. Warme Luft wird zum Heizen von Räumen im Haus oder zum Trocknen von Kleidung verwendet.

Der Vorteil ist die extreme Einfachheit des Designs und die niedrigen Kosten. Der einzige Nachteil ist die Verwendung einer Zwangsluftzirkulation. Aber man kann darauf verzichten.

Röhrenförmig

Der Vorteil eines solchen Kollektors ist Einfachheit und Zuverlässigkeit.

Röhrenkollektoren sehen aus wie mehrere aneinandergereihte Glasröhren, die innen mit einem lichtabsorbierenden Material beschichtet sind. Sie sind mit einem gemeinsamen Kollektor verbunden und werden von Flüssigkeit durchströmt. Solche Kollektoren haben 2 Möglichkeiten, die empfangene Energie zu übertragen: direkt und indirekt. Die erste Methode wird im Winter angewendet. Die zweite wird das ganze Jahr über verwendet. Es gibt eine Variante mit Vakuumröhren: Eine wird in die andere gesteckt und zwischen ihnen wird ein Vakuum erzeugt.

Dadurch werden sie von der Umgebung isoliert und die entstehende Wärme besser gespeichert. Die Vorteile sind Einfachheit und Zuverlässigkeit. Zu den Nachteilen gehören die hohen Installationskosten.

eben

Um Kollektoren effizienter arbeiten zu lassen, haben Ingenieure die Verwendung von Konzentratoren vorgeschlagen.

Der Flachkollektor ist der am weitesten verbreitete Typ.Er war es, der als Beispiel diente, um das Funktionsprinzip dieser Geräte zu erklären. Der Vorteil dieser Sorte ist Einfachheit und Billigkeit im Vergleich zu anderen. Der Nachteil ist ein erheblicher Wärmeverlust, unter dem andere Untertypen nicht leiden.

Um die bereits bestehenden Solarsysteme zu verbessern, schlugen Ingenieure vor, eine Art Spiegel namens Konzentratoren zu verwenden. Sie ermöglichen es Ihnen, die Wassertemperatur von standardmäßig 120 auf 200 C° zu erhöhen. Diese Unterart von Sammlern wird Konzentration genannt. Dies ist eine der teuersten Optionen für die Ausführung, was zweifellos ein Nachteil ist.

4. Platz. Gezeiten- und Wellenkraftwerke

Herkömmliche Wasserkraftwerke arbeiten nach folgendem Prinzip:

1. Der Wasserdruck wird den Turbinen zugeführt.
2. Die Turbinen beginnen sich zu drehen.
3. Die Rotation wird auf Generatoren übertragen, die Strom erzeugen.

Der Bau eines Wasserkraftwerks ist teurer als ein Wärmekraftwerk und nur an Orten mit großen Wasserenergiereserven möglich. Aber das Hauptproblem ist die Schädigung der Ökosysteme durch den Bau von Staudämmen.

Gezeitenkraftwerke funktionieren nach einem ähnlichen Prinzip, nutzen aber die Kraft der Gezeiten zur Energiegewinnung.

"Wasser"-Arten der alternativen Energie umfassen eine so interessante Richtung wie die Wellenenergie. Seine Essenz läuft auf die Stromerzeugung durch die Nutzung von Meereswellenenergie hinaus, die viel höher ist als die der Gezeiten. Das derzeit leistungsstärkste Wellenkraftwerk ist Pelamis P-750, das 2,25 MW elektrische Energie erzeugt.

Diese riesigen Konvektoren ("Schlangen") schwingen auf den Wellen und biegen sich, wodurch sich Hydraulikkolben im Inneren zu bewegen beginnen.Sie pumpen Öl durch Hydraulikmotoren, die wiederum elektrische Generatoren sind. Der entstehende Strom wird über ein am Boden verlegtes Kabel ans Ufer geleitet. In Zukunft wird die Anzahl der Konvektoren vervielfacht und die Station kann bis zu 21 MW erzeugen.

Geschichte der Nutzung der Windenergie

Wann die Nutzung der Windenergie zur Lösung wirtschaftlicher Probleme eines Menschen begann, lässt sich nicht genau sagen. Windmühlen sind seit altägyptischer Zeit bekannt. Im alten China wurden Windmühlen verwendet, um Wasser aus Reisfeldern zu pumpen. Die Verwendung eines Segels zur Navigation ist sogar noch früher bekannt, aus der Zeit des alten Babylon, und dies ist nur ein schriftlicher Beweis.

Europa war damals eine Ansammlung wilder Stämme. Mit dem Erscheinen von Zivilisationszeichen tauchten auch hier Windmühlen und Segelschiffe auf. Doch damit war für lange Zeit Schluss mit der Windnutzung. Zu instabile, unvorhersehbare Quelle, es war unmöglich, sich darauf zu verlassen, ohne eine Fallback-Option zu haben.

Mit der Entwicklung der Produktion tauchten die ersten Pumpen zum Heben von Wasser aus Brunnen auf. Gleichzeitig begann die Nutzung von Windmühlen als Antrieb für sie. Solche Geräte funktionieren auch heute noch, sie sind einfach, zuverlässig und anspruchslos im Betrieb.

Windgeneratoren tauchten mit dem Aufkommen von Geräten zur Umwandlung von Drehbewegungen in Elektrizität auf - Generatoren. Windkraftanlagen entwickelten sich im 20. Jahrhundert rasant, obwohl der Krieg viele Projekte in Europa stoppte.

Heute sind die Vereinigten Staaten und China führend in der Nutzung von Windparks. In Europa stehen eine Vielzahl von Stationen zur Verfügung, sie konzentrieren sich auf die Westküste.Vor allem in Dänemark, was durchaus verständlich ist - andere Quellen gibt es hierzulande nicht.

Die hohe Effizienz von HPPs und das Fehlen starker und stabiler Winde in den meisten Gebieten haben das Interesse an Windenergie verringert. Darüber hinaus verfügten die damals vorhandenen Geräte nicht über eine hohe Produktivität und ermöglichten es nicht, genügend Energie zu erzeugen. Das Problem wurde durch die Verwendung von Benzin- oder Dieselgeneratoren gelöst, die zuverlässiger und bereit sind, das gewünschte Ergebnis zum richtigen Zeitpunkt zu erzielen.

Heute ist das Interesse an Windenergie stark gewachsen. Es sind neue, effizientere Entwicklungen aufgetaucht, die eine ausreichende Anzahl von Verbrauchern versorgen können. Darüber hinaus gibt es starke Neodym-Magnete, mit denen Sie Generatoren mit der Fähigkeit, mit langsamer Drehzahl zu arbeiten, unabhängig herstellen können, was die Situation radikal verändert und großes Interesse bei Designern geweckt hat.