Jak alternativní zdroje energie pomáhají získat teplo a elektřinu

Pin
Send
Share
Send

Degradace životního prostředí a vyčerpání přírodních zdrojů nás nutí přemýšlet o tom, jak získat elektřinu a teplo z obnovitelných zdrojů.

V tomto článku hovoříme o tom, jak alternativní energie funguje a proč ji mnoho zemí volí.

Co je alternativní energie?

Energie je obnovitelná (alternativní) a neobnovitelná (tradiční).

Alternativní zdroje energie jsou běžné přírodní jevy, nevyčerpatelné zdroje, které jsou produkovány přirozeně. Taková energie se také nazývá regenerativní nebo „zelená“.

Neobnovitelné zdroje jsou ropa, zemní plyn a uhlí. Hledají náhradu, protože mohou skončit. Jejich použití je také spojeno s emisemi oxidu uhličitého, skleníkovým efektem a globálním oteplováním.


Lidstvo dostává energii, hlavně díky spalování fosilních paliv a provozu jaderných elektráren. Alternativní energie - to jsou metody, které dávají energii ekologičtějším způsobem a méně poškozují. Je potřebný nejen pro průmyslové účely, ale také v jednoduchých domech pro vytápění, horkou vodu, osvětlení, elektroniku.


Obnovitelné zdroje energie


  • Sluníčko
  • Vodní proudy
  • Vítr
  • Přílivy
  • Biopalivo (palivo z rostlinných nebo živočišných surovin)
  • Geotermální teplo (střeva Země)

Alternativní druhy energie


1. Solární energie

Jeden z nejsilnějších typů alternativních zdrojů energie. Nejčastěji se solární panely přeměňují na elektřinu. Celá planeta má dostatek energie na celý rok, který slunce posílá na Zemi za den. Z celkového objemu však roční výroba elektřiny v solárních elektrárnách nepřesahuje 2%.

Hlavní nevýhody jsou závislost na počasí a denní době. Pro severní země je těžba sluneční energie nerentabilní. Struktury jsou drahé, je třeba je „pečovat“ a včas likvidovat samotné fotobuňky, které obsahují toxické látky (olovo, gallium, arsen). Pro vysoký výkon jsou zapotřebí obrovské oblasti.

Solární elektřina je distribuována tam, kde je levnější než obvykle: vzdálené obydlené ostrovy a farmy, vesmírné a námořní stanice. V teplých zemích s vysokými tarify za elektřinu může pokrýt potřebu obyčejného domu. Například v Izraeli je 80% vody ohříváno sluneční energií.

Baterie jsou také instalovány na bezpilotních vozidlech, letadlech, vzducholodí a vlacích Hyperloop.

2. Větrná energie

Rezervy větrné energie jsou 100krát větší než zásoby energie všech řek na planetě. Větrné farmy pomáhají převádět vítr na elektrickou, tepelnou a mechanickou energii. Hlavním zařízením jsou větrné generátory (pro výrobu elektřiny) a větrné mlýny (pro mechanickou energii).

Tento druh obnovitelné energie je dobře rozvinutý - zejména v Dánsku, Portugalsku, Španělsku, Irsku a Německu. Na začátku roku 2016 překonala energie všech větrných generátorů celkovou instalovanou kapacitu jaderné energie.

Nevýhodou je, že jej nelze ovládat (větrná energie je nestabilní). I větrné turbíny mohou způsobovat radiové rušení a ovlivňovat klima, protože se podílejí na kinetické energii větru - vědci však dosud nevědí, zda je to dobré nebo špatné.

3. Vodní energie

K přeměně vody na elektřinu jsou zapotřebí vodní elektrárny (HPS) s přehradami a nádržemi. Jsou umístěny na řekách se silným proudem, který nevysychá. Přehrady jsou stavěny za účelem dosažení určitého tlaku vody - způsobuje pohyb lopatek hydraulické turbíny a pohánění elektrických generátorů.

Je dražší a obtížnější stavět vodní elektrárny ve srovnání s konvenčními elektrárnami, ale cena elektřiny (v ruských vodních elektrárnách) je dvakrát nižší. Turbíny mohou pracovat v různých režimech napájení a řídit výrobu elektřiny.

4. Vlnová energie

Existuje mnoho způsobů, jak vyrábět elektřinu z vln, ale pouze tři fungují efektivně. Liší se typem zařízení na vodě. Jedná se o komory, jejichž spodní část je ponořena do vody, plave nebo zařízení s umělým atolem.

Takové vlnové elektrárny přenášejí kinetickou energii mořských nebo oceánských vln kabelem do země, kde se přeměňují na elektřinu ve zvláštních stanicích.

Tento typ se používá jen málo - 1% veškeré výroby elektřiny na světě. Systémy jsou také drahé a vyžadují pohodlný přístup k vodě, což ne každá země.

5. Energie přílivu a odlivu

Tato energie je získávána z přirozeného vzestupu a poklesu hladiny vody. Elektrárny jsou instalovány pouze podél pobřeží a kapka vody by měla být nejméně 5 metrů. Přílivové stanice, přehrady a turbíny jsou postaveny k výrobě elektřiny.

Odlivy a toky jsou dobře známy, proto je tento zdroj oproti ostatním předvídatelnější. Přijetí technologie však bylo pomalé a jejich podíl na celosvětové produkci je malý. Kromě toho přílivové cykly neodpovídají vždy míře spotřeby elektřiny.

6. Energie teplotního gradientu (hydrotermální energie)

Mořská voda má jinou teplotu na povrchu av hlubinách oceánu. Pomocí tohoto rozdílu získají elektřinu.

První instalace, která dodává elektřinu vlivem teploty oceánu, byla provedena již v roce 1930. Nyní jsou v USA a Japonsku oceánské elektrárny uzavřeného, ​​otevřeného a kombinovaného typu.

7. Energie tekuté difúze

Jedná se o nový typ alternativního zdroje energie. Osmotická elektrárna umístěná v ústí řeky řídí míchání soli a čerstvé vody a získává energii z entropie tekutin.

Vyrovnáváním koncentrací solí se získá přetlak, který zahajuje rotaci turbíny. V Norsku zatím existuje pouze jedna taková elektrárna.

8. Geotermální energie

Geotermální stanice odebírají vnitřní energii Země - horkou vodu a páru. Jsou umístěny v sopečných oblastech, kde je voda na hladině, nebo se k ní dostanete vrtáním studny (od 3 do 10 km).

Získaná voda ohřívá budovy přímo nebo prostřednictvím jednotky pro výměnu tepla. Také se přeměňuje na elektřinu, když horká pára otáčí turbínu připojenou k elektrickému generátoru.

Nevýhody: cena, ohrožení teploty Země, emise oxidu uhličitého a sirovodíku.

Většina geotermálních stanic ve Spojených státech, Filipínách, Indonésii, Mexiku a na Islandu.

9. Biopalivo

Bioenergie přijímá elektřinu a teplo z paliv první, druhé a třetí generace.

  • První generace jsou pevná, kapalná a plynná biopaliva (plyn ze zpracování odpadu). Například palivové dřevo, bionafta a metan.
  • Druhou generací je palivo pocházející z biomasy (zbytky rostlinného nebo živočišného materiálu nebo speciálně pěstované plodiny).
  • Třetí generace je biopalivo z řas.

Biopaliva první generace lze snadno získat. Venkovští obyvatelé zřídili bioplynové stanice, kde se biomasa toulá po správné teplotě.

Nejtradičnějším způsobem a nejstarším palivem je palivové dříví. Nyní se pro svou produkci pěstují energetické lesy z rychle rostoucích stromů, topolů nebo eukalyptů.

Výhody a nevýhody alternativní energie

Hlavní perspektivou alternativních zdrojů je existence lidstva, a to i v podmínkách vážného nedostatku ropy, plynu a uhlí.


Výhody:


  • Dostupnost - není třeba vlastnit ropná nebo plynová pole. Je pravda, že to neplatí pro všechny druhy. Vnitrozemské země nebudou moci přijímat vlnovou energii a geotermální energii lze přeměnit pouze v sopečných oblastech.
  • Šetrné k životnímu prostředí - s vytvářením tepla a elektřiny nedochází k škodlivým emisím do životního prostředí.
  • Úspory - získaná energie má nízké náklady.

Nevýhody a problémy:


  • Výdaje ve fázi výstavby a údržby - vybavení a zásoby jsou drahé. Z tohoto důvodu konečná cena elektřiny stoupá, takže to není vždy ekonomicky odůvodněné. Nyní je hlavním úkolem vývojářů snížit náklady na instalaci.
  • Závislost na vnějších faktorech: není možné ovládat sílu větru, úroveň přílivu a odlivu, výsledek zpracování sluneční energie závisí na geografii země.
  • Nízká účinnost a nízký výkon zařízení (s výjimkou vodní elektrárny). Vyrobená energie neodpovídá vždy úrovni spotřeby.
  • Dopad na klima. Například poptávka po biopalivech vedla ke snížení výměry potravinářských plodin a přehrady pro vodní elektrárny změnily povahu rybolovu.

Obnovitelná energie ve světě

Hlavním spotřebitelem obnovitelných zdrojů energie je Evropská unie. V některých zemích vyrábí alternativní energie téměř 40% veškeré elektřiny. Již zde byla zakořeněna různá podpůrná opatření: diskontní tarify za připojení a vrácení peněz za nákup zařízení. Země Východu a USA nejsou pozadu.


Německo


40% elektřiny v Německu pochází z obnovitelných zdrojů. Je lídrem v počtu větrných turbín, které vyrábějí 20,4% elektřiny. Zbývající podíl připadá na vodní energii, bioenergii a sluneční energii. Německá vláda stanovila plán: do roku 2050 vyrobit 80% své energie z alternativních zdrojů, ale zatím nechce jaderné elektrárny uzavřít.


Island


Island má hodně horké vody, protože se nachází v oblasti sopečné činnosti. Země poskytuje 85% domů vytápění z geotermálních zdrojů a pokrývá 65% elektrické energie obyvatelstva. Síla zdrojů je tak velká, že chtějí zavést vývoz energie do Velké Británie.


Švédsko


Po ropné krizi v roce 1973 začala země hledat další zdroje energie. Všechno to začalo vodními elektrárnami a jadernými elektrárnami. Švédové často kritizovali Greenpeace kvůli jaderným elektrárnám, ale od konce 80. let se podíl energie z jaderných elektráren nezvýšil.

Od 90. let Švédsko staví pobřežní větrné farmy na moři. Byla zavedena dodatečná daň za emise uhlíku do ovzduší a pro výrobce větrné, solární a bioenergetické energie to přináší výhody.

Švédsko také aktivně využívá energii ze zpracování odpadu a dokonce plánuje její nákup ze sousedních zemí, aby opustilo ropu. Některá města přijímají teplo ze spaloven.


Čína


V Číně je nejsilnější vodní elektrárnou na světě Tři soutěsky. Jak 2018, to je největší budova v podmínkách hmoty. Její souvislá betonová přehrada váží 65,5 milionu tun. V roce 2014 vyrobila stanice rekordní světový rekord 98,8 miliard kWh.

Jsou zde také největší větrné zdroje (tři čtvrtiny z nich jsou dodávány do moře). Do roku 2020 plánuje země s pomocí vygenerovat 210 GW.

Stále existuje 2 700 geotermálních zdrojů a tvoří 63% zařízení pro přeměnu sluneční energie. Čína je třetí ve výrobě biopaliv na bázi ethanolu.

Alternativní energie v Rusku

Odlišná zeměpisná poloha regionů a specifika klimatických zón v Rusku neumožňují rozvoj tohoto odvětví rovnoměrně. Neexistují žádné investice a v zákoně jsou mezery.

Druhy obnovitelné energie v Rusku


Solární energie


Používá se jak v průmyslovém měřítku, tak mezi místním obyvatelstvem jako záložní nebo hlavní zdroj tepla a elektřiny. Kapacita všech solárních zařízení je 400 MW, z toho největší v oblasti Samara, Astrakhan, Orenburg a Krym. Nejsilnějším SES je Vladislavovka (Krym). Stále vyvíjíme projekty pro Sibiř a Dálný východ.


Větrná energie


Obnovitelná energie větru je v Rusku zastoupena o něco horší než sluneční energie, i když existují průmyslové závody. Celková kapacita větrných generátorů v naší zemi je 183,9 MW (0,08% celého energetického systému). Většina zařízení je na Krymu a nejsilnější je v Adygeji - „větrné farmě Adygea“.


Vodní energie


Jedná se o nejoblíbenější alternativní zdroj energie v Rusku. Asi 200 říčních vodních elektráren vyrábí až 20% veškeré energie v zemi. Od roku 1968 se v zátoce Kislaya v Murmanské oblasti - Kislogubskaya PES nachází přílivová elektrárna. Největší vodní elektrárna se nachází na řece Yenisei - Sayano-Shushenskaya.


Geotermální energie


Vzhledem k hojnosti sopek je tento typ energie u Kamčatky běžný. Tam je 40% spotřebované energie generováno z geotermálních zdrojů. Podle vědců se potenciál Kamčatky odhaduje na 5 000 MW a ročně se vyprodukuje pouze 80 MW energie. Existují také geotermální stanice na Kurilských ostrovech, v Stavropolu a na Krasnodarských územích.


Biopalivo


Naše země je jedním ze tří vývozců pelet na evropském trhu. V Rusku jsou rostliny, které vytvářejí pelety a brikety ze zbytků dřeva, které se používají k ohřevu kotlů a kamen.

Zemědělský odpad se přeměňuje na kapalná paliva a bioplyn u dieselových motorů. Skládkový plyn se však vůbec nepoužívá, jednoduše se vrhne do atmosféry a poškozuje životní prostředí.

Obnovitelné energetické společnosti

Zvýšené investice do obnovitelných zdrojů energie a vládní podpora pomohly mnoha společnostem úspěšně podnikat.


First Solar Inc.


Tato americká společnost byla založena v roce 1990 a stala se slavnou výrobou solárních panelů. Nyní je to největší společnost, která prodává solární moduly, dodává vybavení a je zodpovědná za technický servis.


Vestas Wind Systems A / S


Nejstarší výrobce větrných generátorů z Dánska. Společnost byla založena v roce 1898 a dnes se jí podařilo nainstalovat více než 60 tisíc větrných turbín v 63 zemích. Vestas prodává jednotlivé generátory, integrované stanice a zařízení služeb.


Atlantica Yield PLC


Společnost se sídlem v Londýně vlastní klasické elektrické vedení, sluneční a větrnou energii v Severní Americe, Španělsku, Alžírsku, Jižní Americe a Jižní Africe.


ABB Ltd. Asea hnědá boveri


Švédsko-švýcarská společnost známá pro automobilové motory, generátory a robotiku. Od roku 1999 se značka zabývá přeměnou sluneční a větrné energie. V roce 2013 se společnost stala světovým lídrem v oblasti fotovoltaických energetických zařízení.

Pin
Send
Share
Send