Fırtına enerjisi. Alternatif enerji kaynakları
Doğrusal bir yıldırım kanalındaki büyük voltaj ve akım değerlerini okuyan herkes şöyle düşündü: Bu yıldırımları bir şekilde yakalayıp enerji ağlarına taşımak mümkün mü? Buzdolaplarına, ampullere, tost makinelerine ve diğerlerine güç sağlamak için çamaşır makineleri. Bu tür istasyonlar hakkında uzun yıllardır konuşuluyor, ancak gelecek yıl sonunda "yıldırım toplayıcı"nın çalışan bir prototipini göreceğiz.
Burada birçok sorun var. Yıldırım, ne yazık ki, çok güvenilmez bir elektrik tedarikçisidir. Bir fırtınanın nerede olacağını önceden tahmin etmek pek mümkün değil. Ve onu bir yerde beklemek uzun bir zaman.
Ayrıca yıldırım, yüz milyonlarca voltluk gerilimler ve 200 kiloampere kadar tepe akımı anlamına gelir. Yıldırımla "beslenmek" için, enerjilerinin, deşarjın ana aşamasının sürdüğü saniyenin binde biri kadar bir yerde biriktirilmesi gerektiği açıktır (anlık görünen bir yıldırım çarpması aslında birkaç aşamadan oluşur) ve sonra yavaşça ağa verin, aynı anda standart 220 volt ve 50 veya 60 hertz AC'de dönüştürün.
Bir yıldırım deşarjı sırasında oldukça karmaşık bir süreç meydana gelir.İlk olarak, bir öncü deşarj buluttan zemine hücum eder, elektron çığları tarafından oluşturulur ve deşarjlar olarak da adlandırılan deşarjlarla birleşir. Lider, güçlü bir elektrik alanı tarafından Dünya yüzeyinden ayrılan ana yıldırım deşarjının ters yönde aktığı sıcak iyonize bir kanal oluşturur.
Ayrıca, tüm bu aşamalar 2, 3 ve 10 kez tekrarlanabilir - yıldırımın sürdüğü saniyenin çok küçük bir kısmı için. Bu deşarjı yakalamak ve akımı doğru yere yönlendirmek için görevin ne kadar zor olduğunu hayal edin. Gördüğünüz gibi, birçok sorun var. O zaman yıldırımla uğraşmaya değer mi?
Böyle bir istasyonu, normalden çok daha sık yıldırımın düştüğü bir alana yerleştirirseniz, muhtemelen bir anlam ifade edecektir. Şiddetli bir şimşek fırtınasında, ardı ardına yıldırım düştüğünde, tüm Amerika Birleşik Devletleri'ne 20 dakika boyunca elektrik sağlamaya yetecek miktarda enerji salınabilir. Tabii ki, ne tür bir yıldırım yakalama istasyonu ortaya çıkarsak çıkalım, akımı dönüştürürken verimliliği %100'den uzak olacak ve görünüşe göre, yakınına düşen tüm yıldırımları yakalamak mümkün olmayacak. yıldırım çiftliği.
Gök gürültülü fırtınalar Dünya'da çok düzensiz olur. Amerikan uydusu "Tropik Fırtına Ölçüm Misyonu" ile çalışan uzmanlar, bu uydunun en son başarılarından biri hakkında bir rapor yayınladı. Yıldırım frekansının bir dünya haritası derlendi. Örneğin, Afrika kıtasının orta kesiminde, yılda kilometrekare başına 70'ten fazla yıldırımın düştüğü oldukça geniş bir alan var!
Şimdiye kadar, yıldırım enerjisinin kullanımına yönelik bu tür projeler esas olarak Amerika Birleşik Devletleri'nden mucitler tarafından yürütülmektedir. Amerikan şirketi Alternative Energy Holdings, kilovat saat başına 0.005 $ gibi saçma bir fiyatla akım üreten çevre dostu bir elektrik santrali ile dünyayı mutlu edeceğini duyurdu. AT farklı zamançeşitli mucitler en olağandışı depolama cihazlarını önerdiler - bir yıldırımın bir paratoner düşmesinden eriyecek metalli yeraltı tanklarından ve buharı bir türbini döndürecek olan suyu ısıtarak, yıldırım deşarjlarıyla suyu oksijene ve hidrojene ayrıştıran elektrolizörlere kadar. Ancak olası başarı, daha basit sistemlerle ilişkilidir.
Alternative Energy Holdings, yıldırım deşarjlarını depolayabilen böyle bir elektrik santralinin ilk çalışan prototipini 2007 gibi erken bir tarihte inşa edeceğini söyledi. Şirket, gelecek yıl fırtına mevsiminde, yıldırımın normalden daha sık yürüdüğü yerlerden birinde kurulumunu test etmeyi planlıyor. Aynı zamanda, sürücünün geliştiricileri iyimser bir şekilde "yıldırım" santralinin 4-7 yıl içinde karşılığını vereceğine inanıyor.
http://www.membrana.ru/
Biliyor musun?
Göz ve fotonlar
Gözün retinasının hassasiyeti, ünlü Sovyet bilim adamı S. I. Vavilov tarafından bir kerede kurulan basit bir deneyi tekrarlayarak kendiniz kontrol edebilirsiniz.
Sıradan bir akkor lamba ile gözlem noktanız arasına bir stroboskop takın - bir eksene monte edilmiş, 60 derecelik bir kesim sektörüne sahip 15-20 cm çapında bir karton disk. Şimdi, flaş diskini saniyede yaklaşık bir devir hızında döndürerek, diskin içinden bir gözle lambaya bakın.
Bu durumda olacak olan şudur: dönen disk, göz için ışığın oranlarını ölçmeye başlayacaktır. Lamba eşit olarak parlamaz, yani ışık akısı titreşir, ancak disk nispeten yavaş döndüğü için ışığın oranları birbirinden yalnızca birkaç foton kadar farklı olacaktır. Ve yalnızca en hassas cihazlarla erişilebilen bu fark, gözünüze kolayca takılacak - yakından bakarsanız, zayıf bir ışık atımı göreceksiniz! "Ölçüm" lambasının üstüne bir tane daha koyarsanız, bu deneyi yapmak daha kolaydır - bir referans. Onun ışığı odaklanmanıza yardımcı olacaktır.
Gök gürültülü fırtınalar, gök gürültüsü eşliğinde yıldırım şeklinde atmosferik elektriğin boşalmasıdır.
Fırtına, atmosferdeki en görkemli olaylardan biridir. Dedikleri gibi, "kafanızın üzerinden" geçtiğinde özellikle güçlü bir izlenim bırakıyor. Thunderbolt, şiddetli rüzgarlarda ve şiddetli yağmurda şimşek çakmaları ile aynı anda şimşekleri takip eder.
Gök gürültüsü, bir tür hava patlamasıdır, yüksek yıldırım sıcaklığının (yaklaşık 20.000 °) etkisi altındayken anında genişler ve sonra soğumadan büzülür.
Doğrusal yıldırım, birkaç kilometre uzunluğunda büyük bir elektrik kıvılcımıdır. Görünüşüne sağır edici bir çatlak (gök gürültüsü) eşlik ediyor.
Bilim adamları uzun süredir yıldırımı dikkatle gözlemliyor ve incelemeye çalışıyorlar. Elektriksel doğası Amerikalı fizikçi W. Franklin ve Rus doğa bilimci M. V. Lomonosov tarafından keşfedildi.
Büyük yağmur damlaları içeren güçlü bir bulut oluştuğunda, güçlü ve düzensiz yükselen hava akımları yağmur damlalarını alt kısmında ezmeye başlar. Ayrılan dış damlacık parçacıkları negatif bir yük taşır ve kalan çekirdek pozitif olarak yüklenir. Küçük damlacıklar hava akımıyla kolayca yukarı doğru taşınır ve bulutun üst katmanlarını negatif elektrikle şarj eder; büyük damlacıklar bulutun altında toplanır ve pozitif yüklü hale gelir. Yıldırım deşarjının gücü, hava akışının gücüne bağlıdır. Bu, bulut elektrifikasyon şemasıdır. Gerçekte, bu süreç çok daha karmaşıktır.
Yıldırım çarpmaları genellikle yangınlara neden olur, binaları tahrip eder, elektrik hatlarına zarar verir, elektrikli trenlerin hareketini bozar. Yıldırımın zararlı etkileriyle mücadele etmek için onu “yakalamak” ve laboratuvarda dikkatlice incelemek gerekir. Bunu yapmak kolay değil: Sonuçta, yıldırım en güçlü yalıtımı kırar ve onunla yapılan deneyler tehlikelidir. Bununla birlikte, bilim adamları bu görevle zekice başa çıkıyor. Yıldırımı yakalamak için, dağ yıldırım laboratuvarlarında, dağ çıkıntıları arasına veya bir dağ ile laboratuvar direkleri arasına 1 km uzunluğa kadar bir anten kurulur. Bu tür antenlere yıldırım düşer.
Akım toplayıcıya çarpan yıldırım, kablo boyunca laboratuvara girer, otomatik kayıt cihazlarından geçer ve hemen toprağa iner. Otomatlar, yıldırımın kağıt üzerinde "imza" gibi görünmesini sağlar. Böylece yıldırımın voltajını ve akımını, elektrik boşalmasının süresini ve çok daha fazlasını ölçmek mümkündür.
Yıldırımın 100 veya daha fazla milyon volt gerilime sahip olduğu ve akımın 200 bin amper'e ulaştığı ortaya çıktı. Karşılaştırma için, elektrik iletim hatlarında onlarca ve yüz binlerce voltluk gerilimlerin kullanıldığını ve akım gücünün yüzlerce ve binlerce amper olarak ifade edildiğini belirtiyoruz. Ancak bir şimşekte elektrik miktarı küçüktür, çünkü süresi genellikle bir saniyenin küçük kesirlerinde hesaplanır. Bir şimşek, günde yalnızca bir 100 watt'lık ampulü çalıştırmak için yeterli olacaktır.
Bununla birlikte, "yakalayıcıların" kullanılması, bilim adamlarını yıldırım çarpmalarını bekletir ve bunlar çok sık değildir. Araştırma için laboratuvarlarda yapay yıldırım oluşturmak çok daha uygundur. Özel ekipman yardımıyla bilim adamları elde etmeyi başardılar. Kısa bir zaman 5 milyon volta kadar elektrik voltajı. Elektriğin boşalması 15 metre uzunluğa kadar kıvılcımlar çıkardı ve buna kulakları sağır eden bir çatırtı eşlik etti.
Fotoğrafçılık yıldırımı incelemeye yardımcı olur. Bunu yapmak için karanlık bir gecede kamera merceğini bir gök gürültüsü bulutuna yönlendirin ve kamerayı bir süre açık bırakın. Bir şimşek çakmasından sonra kamera merceği kapanır ve resim hazırdır. Ancak böyle bir fotoğraf, yıldırımın bireysel bölümlerinin gelişiminin bir resmini vermez, bu nedenle özel döner kameralar kullanılır. Çekim sırasında cihazın mekanizmasının yeterince hızlı dönmesi gerekir (dakikada 1000-1500 devir), ardından resimde yıldırımın ayrı parçaları görünecektir. Deşarjın hangi yönde ve hangi hızda geliştiğini gösterecekler.
Birkaç yıldırım türü vardır
Düz şimşek, bulutların yüzeyinde elektrik çakması görünümündedir.
Doğrusal yıldırım, çok kıvrımlı ve sayısız uzantıları olan dev bir elektrik kıvılcımıdır. Bu tür yıldırımın uzunluğu 2-3 km'dir, ancak 10 km veya daha fazla olabilir. Doğrusal yıldırım büyük bir güce sahiptir. Uzun ağaçları böler, bazen insanlara bulaşır ve genellikle ahşap yapılara çarptığında yangınlara neden olur.
Yanlış yıldırım - bulutların arka planına karşı çalışan parlak noktalı yıldırım. Bu çok nadir görülen bir yıldırım şeklidir.
Roket yıldırımı çok yavaş gelişir, boşalması 1-1.5 saniye sürer.
En nadir yıldırım şekli yıldırım topudur. Yuvarlak ışıklı bir kütledir. Bir yumruk büyüklüğünde yıldırım ve hatta bir kafa bile içeride ve 20 m çapa kadar serbest bir atmosferde gözlendi.Genellikle, yıldırım top iz bırakmadan kaybolur, ancak bazen korkunç bir çarpma ile patlar. Top şimşek göründüğünde, ıslık veya uğultu sesi duyulduğunda, kaynar gibi görünüyor, kıvılcımlar saçıyor; kaybolduktan sonra, pus genellikle havada kalır. Top yıldırım süresi bir saniyeden birkaç dakikaya kadardır. Hareketi hava akımlarıyla ilişkilidir, ancak bazı durumlarda bağımsız olarak hareket eder. Top yıldırım şiddetli gök gürültülü fırtınalar sırasında meydana gelir.
Yıldırım topu, havada normal hava hacminin iyonlaşması ve ayrışması meydana geldiğinde, doğrusal bir yıldırım deşarjının etkisi altında meydana gelir. Bu süreçlerin her ikisine de büyük miktarda enerjinin emilmesi eşlik eder. Top yıldırım, özünde yıldırım olarak adlandırılma hakkına sahip değildir: sonuçta, sadece sıcak ve elektrik enerjisiyle yüklü olan havadır. Bir grup yüklü hava, enerjisini yavaş yavaş çevreleyen hava katmanlarının serbest elektronlarına verir. Top enerjisini parıltıya bırakırsa, o zaman basitçe ortadan kaybolur: sıradan havaya geri döner. Top, yolda uyarıcı görevi gören herhangi bir maddeyle karşılaştığında patlar. Bu tür patojenler, duman, toz, kurum vb. şeklinde nitrojen ve karbon oksitleri olabilir.
Top yıldırım sıcaklığı yaklaşık 5000 ° 'dir. Yıldırım topu maddesinin patlama enerjisinin, dumansız barutun patlama enerjisinden 50-60 kat daha fazla olduğu da hesaplanmıştır.
Şiddetli gök gürültülü fırtınalar sırasında çok fazla yıldırım olur. Böylece, bir gök gürültülü fırtına sırasında, bir gözlemci 15 dakikada 1.000 yıldırım çarpması saydı. Afrika'da bir fırtına sırasında saatte 7 bin yıldırım düştüğü kaydedildi.
Binaları ve diğer yapıları yıldırımdan korumak için bir paratoner veya şimdi doğru olarak adlandırıldığı gibi paratoner kullanılır. Bu, güvenli bir şekilde topraklanmış bir tele bağlı metal bir çubuktur.
Kendinizi yıldırımdan korumak için uzun ağaçların altında durmayın, özellikle de tek başına duranlar, genellikle onlara yıldırım çarpar. Meşe bu konuda çok tehlikelidir çünkü kökleri yerin derinliklerine iner. Asla, samanlıklarda ve demetlerde saklanmayın. Açık bir alanda, özellikle yüksek yerlerde, kuvvetli bir fırtına sırasında, yürüyen bir kişiye yıldırım çarpması tehlikesi büyüktür. Bu gibi durumlarda yere oturup fırtınanın geçmesini beklemeniz önerilir.
Bir fırtına başlamadan önce, odadaki cereyanları ortadan kaldırmak ve tüm bacaları kapatmak gerekir. Kırsal alanlarda, özellikle şiddetli gök gürültülü fırtınalar sırasında telefonla konuşmamalısınız. Genellikle, kırsal telefon santrallerimiz şu anda bağlantıyı keser. Radyo antenleri, fırtınalar sırasında her zaman topraklanmalıdır.
Bir kaza olursa - birisi yıldırım çarpmasıyla şok olur, mağdura derhal ilk yardım (yapay solunum, özel infüzyonlar, vb.) Bazı yerlerde, yıldırım çarpmış bir kişinin vücudunu toprağa gömerek yardım edebileceğine dair zararlı bir önyargı vardır. Hiçbir durumda bu yapılmamalıdır: Yıldırımdan etkilenen bir kişinin özellikle vücuda artan hava akışına ihtiyacı vardır.
Hemen hemen kompleks - Enerji kaynakları - Fırtınalar (Yıldırım)
- Resim, resim, fotoğraf galerisi.
- Enerji kaynakları olarak gök gürültülü fırtınalar ve yıldırım - temel bilgiler, fırsatlar, beklentiler, gelişme.
- İlginç gerçekler, faydalı bilgiler.
- Yeşil haberler - Enerji kaynakları olarak gök gürültülü fırtınalar ve şimşek.
- Malzemelere ve kaynaklara bağlantılar - Enerji kaynakları - Fırtınalar (Yıldırım).
Fırtına enerjisi hala sadece teorik bir yöndür. Tekniğin özü, yıldırım enerjisini yakalamak ve onu elektrik şebekesine yönlendirmektir. Bu enerji kaynağı yenilenebilir ve alternatif, yani. çevre açısından güvenli.
Yıldırım oluşum süreci çok karmaşıktır. Başlangıçta, elektrikli bir buluttan, deşarjlara (flamalar) birleşen elektronik çığlardan oluşan bir lider deşarj yere koşar. Bu deşarj, ana yıldırım deşarjının zıt yönde hareket ettiği ve güçlü bir elektrik alanı tarafından Dünya'dan koparıldığı sıcak iyonize bir kanalın arkasına bırakır. Saniyenin bir bölümünde, işlem birkaç kez tekrarlanır. Asıl sorun, deşarjı yakalamak ve ağa yönlendirmektir.
Benjamin Franklin de göksel elektriği arıyordu. Bir fırtına sırasında, bir bulutun içine bir uçurtma fırlattı ve bir elektrik yükü topladığını fark etti.
Yıldırım enerjisi, tek vuruşta 5 milyar joule saf enerjidir ve bu, 145 litre benzinle karşılaştırılabilir. 1 yıldırım düşmesinin, Amerika Birleşik Devletleri'nin tüm nüfusunun 20 dakika içinde tükettiği miktarda enerji içerdiğine inanılmaktadır.
Dünyada her yıl yaklaşık 1,5 milyar deşarj kaydediliyor, yani. Yıldırım, Dünya yüzeyine saniyede yaklaşık 40-50 kez çarpar.
deneyler
11 Kasım 2006'da Alternative Energy Holdings, yıldırımın "yakalandığını" gösterebilecek ve ardından onu "ev" elektriğine dönüştürebilecek bir prototip tasarım yaratma başarısını duyurdu. Şirket, mevcut endüstriyel analogun geri ödemesinin 1 kWh başına 0,005 $ perakende fiyatıyla 4-7 yıl olacağını belirtti. Ne yazık ki proje yönetimi, bir dizi pratik deneyden sonra bir başarısızlık bildirmek zorunda kaldı. Sonra Martin A. Umani, yıldırımın enerjisini bir atom bombasının enerjisiyle karşılaştırdı.
2013 yılında, Southampton Üniversitesi personeli, tüm parametrelerde doğal kaynaklı yıldırımlara benzer şekilde, laboratuvar koşullarında yapay bir yükü simüle etti. Nispeten basit ekipman sayesinde, bilim adamları onu "yakalayabildiler" ve sadece birkaç dakika içinde akıllı telefonun pilini tamamen şarj ettiler.
perspektif
Yıldırım çiftlikleri hala bir rüya. Tükenmez çevre dostu çok ucuz enerji kaynakları haline geleceklerdi. Bu enerji alanının gelişimi, bir dizi temel sorun tarafından engellenmektedir:
- Bir fırtınanın zamanını ve yerini tahmin etmek imkansızdır. Bu, yıldırım çarpması için maksimum sınırın belirlendiği yerlerde bile oldukça fazla sayıda “tuzak” kurulması gerektiği anlamına gelir;
- Yıldırım, süresi bir saniyenin kesirlerine eşit olan kısa süreli bir enerji patlamasıdır ve çok hızlı bir şekilde hakim olunması gerekir. Bu sorunu çözmek için henüz mevcut olmayan güçlü kapasitörlere ihtiyaç vardır ve fiyatlarının çok yüksek olması muhtemeldir. Yükü jeneratörün iç direnciyle koordine etmenize olanak tanıyan 2. ve 3. tür devrelerle çeşitli salınım sistemleri de uygulayabilirsiniz;
- deşarj gücü de çok farklıdır. Çoğu yıldırım 5-20 kA'dır, ancak 200 kA akımda flaşlar vardır ve bunların her birinin 220 V ve 50-60 Hz AC standardına getirilmesi gerekir;
- yıldırım, bulutun alt kısmında biriken enerjiden oluşan negatif, üst kısmında biriken pozitiftir. Bir yıldırım çiftliği donatılırken bu faktör de dikkate alınmalıdır. Ayrıca, pozitif bir yükü yakalamak için, Chizhevsky'nin avize örneği ile kanıtlanan enerji gerekecektir;
- 1 metreküp atmosferdeki yüklü iyonların yoğunluğu düşük, hava direnci yüksektir. Buna göre, yalnızca dünya yüzeyinin üzerinde maksimum yükseklikte bulunan iyonize bir elektrot yıldırımı "yakalayabilir", ancak enerjiyi yalnızca mikro akımlar şeklinde yakalayabilir. Elektrodu elektrikli bulutların çok yakınına kaldırırsanız, bu şimşeklere neden olabilir, yani. kısa süreli, ancak güçlü bir voltaj dalgalanması meydana gelecek ve bu da yıldırım çiftliği ekipmanının bozulmasına yol açacaktır.
Bariz zorluklara rağmen, yıldırım çiftlikleri yaratma fikri canlı: insanlık gerçekten doğayı evcilleştirmek ve devasa yenilenebilir enerji rezervlerine erişmek istiyor.
Bugün tüm dünyaya, kömür ve gazın (fosil yakıt) yakılması, su akışının kullanılması ve bir nükleer reaksiyonun kontrolü yoluyla elektrik sağlanmaktadır. Bu yaklaşımlar oldukça etkilidir, ancak gelecekte alternatif enerji gibi bir yöne dönerek onları terk etmek zorunda kalacağız.
Bu ihtiyacın çoğu, fosil yakıtların sınırlı olmasından kaynaklanmaktadır. Ayrıca geleneksel elektrik üretim yöntemleri de çevre kirliliğinin nedenlerinden biridir. Böyle dünyanın "sağlıklı" bir alternatife ihtiyacı var.
TOP sürümümüzü sunmuyoruz geleneksel yollar gelecekte konvansiyonel enerji santrallerinin yerini alabilecek enerji elde etmek.
7. sıra. Dağıtılmış enerji
Alternatif enerji kaynaklarını düşünmeden önce, gelecekte enerji sisteminin yapısını değiştirebilecek ilginç bir kavramı inceleyelim.
Günümüzde elektrik büyük istasyonlarda üretilmekte, dağıtım şebekelerine aktarılarak evlerimize ulaştırılmaktadır. Dağıtılmış yaklaşım, kademeli bir merkezi elektrik üretiminin reddedilmesi. Bu, tüketici veya tüketici grubuna yakın küçük enerji kaynaklarının inşası yoluyla sağlanabilir.
Enerji kaynakları olarak kullanılabilir:
- mikrotürbin santralleri;
- gaz türbini santralleri;
- buhar kazanları;
- Solar paneller;
- yel değirmenleri;
- ısı pompaları vb.
Ev için bu tür mini enerji santralleri ortak bir ağa bağlanacaktır. Fazla enerji oraya akacak ve gerekirse elektrik şebekesi, örneğin bulutlu hava nedeniyle güneş panelleri daha kötü performans gösterdiğinde, güç eksikliğini telafi edebilecektir.
Ancak, küresel ölçekten bahsedersek, bu kavramın bugün ve yakın gelecekte uygulanması pek olası değildir. Bu öncelikle merkezi enerjiden dağıtılmış enerjiye geçişin yüksek maliyetinden kaynaklanmaktadır.
6. sıra. fırtına enerjisi
Havadan "yakalamak" varken neden elektrik üretesiniz ki? Ortalama olarak, bir yıldırım çarpması, 145 litre benzin yakmaya eşdeğer olan 5 milyar J enerjidir. Teorik olarak, yıldırım santralleri zaman zaman elektrik maliyetini düşürecektir.
Her şey şöyle görünecek: istasyonlar, fırtına aktivitesinin arttığı bölgelerde bulunur, deşarjları "toplar" ve enerji biriktirir. Bundan sonra, enerji şebekeye beslenir. Dev paratonerlerin yardımıyla yıldırımı yakalayabilirsiniz, ancak asıl sorun devam ediyor - bir saniyede mümkün olduğunca fazla yıldırım enerjisi biriktirmek. Üzerinde şimdiki aşama süper kapasitörler ve voltaj dönüştürücüler vazgeçilmezdir, ancak gelecekte daha hassas bir yaklaşım ortaya çıkabilir.
"Havadan" elektrik hakkında konuşursak, serbest enerji oluşumunun taraftarlarını hatırlayamayız. Örneğin, bir zamanlar Nikola Tesla sözde bir arabanın çalışması için eterden elektrik akımı elde etmek için bir cihaz gösterdi.
5. sıra. Yanan yenilenebilir yakıt
Kömür yerine santraller sözde yakabilir" biyoyakıt ". Bunlar işlenmiş bitkisel ve hayvansal hammaddeler, organizmaların atık ürünleri ve organik kökenli bazı endüstriyel atıklardır. Örnekler arasında benzin istasyonlarında bulunan geleneksel yakacak odun, talaş ve biyodizel sayılabilir.
Enerji sektöründe en çok talaş kullanılmaktadır. Günlüğe kaydetme veya ağaç işleme sırasında toplanır. Öğütüldükten sonra yakıt peletlerine preslenir ve bu formda termik santrallere gönderilir.
2019 yılına kadar Belçika'da biyoyakıtlarla çalışacak en büyük elektrik santralinin inşaatı tamamlanacak. Tahminlere göre 215 MW elektrik üretmek zorunda kalacak. Bu 450.000 ev için yeterli.
İlginç gerçek! Birçok ülke sözde "enerji ormanı" - ağaçlar ve çalılar, en iyi yol enerji ihtiyaçları için uygundur.
Alternatif enerjinin biyoyakıtlar yönünde gelişip gelişmeyeceği hala olası değil çünkü daha umut verici çözümler var.
4. sıra. Gelgit ve dalga santralleri
Geleneksel hidroelektrik santralleri aşağıdaki prensibe göre çalışır:
- Su basıncı türbinlere verilir.
- Türbinler dönmeye başlar.
- Rotasyon, elektrik üreten jeneratörlere iletilir.
Bir hidroelektrik santralinin inşası, bir termik santralden daha pahalıdır ve yalnızca büyük su enerjisi rezervlerine sahip yerlerde mümkündür. Ancak asıl sorun, baraj inşa etme ihtiyacı nedeniyle ekosistemlerin zarar görmesidir.
Gelgit enerji santralleri benzer bir prensipte çalışır, ancak enerji üretmek için gelgitlerin gücünü kullanın.
"Su" alternatif enerji türleri, dalga enerjisi gibi ilginç bir yön içerir. Özü, gelgitten çok daha yüksek olan okyanus dalgası enerjisinin kullanımı yoluyla elektrik üretimine kadar kaynar. Günümüzün en güçlü dalga santrali Pelamis P-750 2,25 MW elektrik enerjisi üreten .
Dalgalar üzerinde sallanan bu devasa konvektörler ("yılanlar") bükülür ve bunun sonucunda hidrolik pistonlar içeri doğru hareket etmeye başlar. Hidrolik motorlar aracılığıyla yağ pompalarlar ve bu da elektrik jeneratörlerini açar. Ortaya çıkan elektrik, dip boyunca uzanan bir kablo ile kıyıya iletilir. Gelecekte konvektör sayısı katlanarak istasyon 21 MW'a kadar üretim yapabilecek.
3. sıra. jeotermal istasyonları
Alternatif enerji jeotermal yönde iyi gelişmiştir. Jeotermal istasyonlar, dünyanın enerjisini veya daha doğrusu yeraltı kaynaklarının termal enerjisini fiilen dönüştürerek elektrik üretir.
Bu tür santrallerin birkaç türü vardır, ancak her durumda aynı temele dayanırlar. çalışma prensibi: bir yeraltı kaynağından gelen buhar kuyudan yükselir ve bir elektrik jeneratörüne bağlı bir türbini döndürür. Bugün, suyun bir yeraltı rezervuarına büyük bir derinliğe pompalanması yaygın bir uygulamadır, burada suyun etkisi altındadır. yüksek sıcaklıklar buharlaşır ve basınç altında buhar şeklinde türbinlere girer.
Volkanik aktivite nedeniyle ısıtılan çok sayıda gayzer ve açık kaplıca bulunan alanlar, jeotermal enerji amaçları için en uygun yerlerdir.
Yani, California'da "adlı bütün bir jeotermal kompleks var. gayzerler ". 955 MW üreten 22 istasyonu birleştiriyor. Bu durumda enerji kaynağı, 6,4 km derinlikte 13 km çapında bir magma odasıdır.
2. sıra. rüzgar çiftlikleri
Rüzgar enerjisi, elektrik üretmek için en popüler ve gelecek vaat eden kaynaklardan biridir.
Rüzgar jeneratörünün çalışma prensibi basittir:
- kanatlar rüzgar kuvvetinin etkisi altında döner;
- dönme, jeneratöre iletilir;
- jeneratör alternatif akım üretir;
- Ortaya çıkan enerji genellikle pillerde depolanır.
Rüzgar jeneratörünün gücü, kanatların açıklığına ve yüksekliğine bağlıdır. Bu nedenle açık alanlarda, tarlalarda, tepelerde ve kıyı bölgesinde kurulurlar. 3 kanatlı ve dikey dönüş eksenine sahip kurulumlar en verimli şekilde çalışır.
İlginç gerçek! Aslında rüzgar enerjisi bir tür güneş enerjisidir. Bu, rüzgarların, dünya atmosferinin ve yüzeyinin güneş ışınları tarafından eşit olmayan şekilde ısıtılması nedeniyle ortaya çıkması gerçeğiyle açıklanmaktadır.
Bir yel değirmeni yapmak için derin mühendislik bilgisine gerek yoktur. Böylece, birçok zanaatkar, genel elektrik şebekesinden ayrılmayı ve alternatif enerjiye geçmeyi göze alabilirdi.
Vestas V-164, günümüzün en güçlü rüzgar türbinidir. 8 MW üretir. Endüstriyel ölçekte elektrik üretimi için birçok yel değirmeninden oluşan rüzgar çiftlikleri kullanılır. En büyük santral ise Alta Kaliforniya'da bulunur. Kapasitesi 1550 MW'dır.
1 yer. Güneş enerjisi santralleri (GES)
En büyük beklentiler Güneş enerjisi. Fotosellerin yardımıyla güneş ışınımını dönüştürme teknolojisi yıldan yıla gelişiyor ve giderek daha verimli hale geliyor.
Rusya'da güneş enerjisi nispeten zayıf gelişmiştir. Ancak, bazı bölgeler gösteriyor mükemmel sonuçlar bu sektörde. Örneğin, birkaç güçlü güneş enerjisi santralinin faaliyet gösterdiği Kırım'ı ele alalım.
Gelecekte gelişebilir uzay enerjisi. Bu durumda güneş enerjisi santralleri dünya yüzeyine değil, gezegenimizin yörüngesine kurulacak. Bu yaklaşımın en önemli avantajı, fotovoltaik panellerin çok daha fazlasını alabilecek olmasıdır. Güneş ışığı, çünkü bu atmosfer, hava durumu ve mevsimler tarafından engellenmeyecektir.
Çözüm
Alternatif enerjinin umut vaat eden birkaç alanı vardır. Kademeli gelişimi, er ya da geç, geleneksel elektrik üretme yöntemlerinin değiştirilmesine yol açacaktır. Ve tüm dünyada listelenen teknolojilerden sadece birinin kullanılması gerekli değildir. Bununla ilgili daha fazla bilgi için aşağıdaki videoya bakın.
Genellikle, insanlar alternatif enerji hakkında konuştuklarında, geleneksel olarak, yenilenebilir kaynaklardan - güneş ışığı ve rüzgar - elektrik enerjisi üretimine yönelik tesisler anlamına gelir. Bütün bunlarla birlikte, istatistikler hidroelektrik santrallerinde, deniz ve okyanus gelgitlerinin gücünü kullanan istasyonların yanı sıra jeotermal santrallerde elektrik yaratılmasını hariç tutmaktadır. Bununla birlikte, bu enerji kaynakları da yenilenebilir olarak kabul edilir. Ancak klasiktirler, uzun yıllardır endüstriyel ölçekte kullanılmaktadırlar.
Alternatif bir enerji kaynağı yenilenebilir bir kaynak olarak kabul edilir, yakıldığında atmosfere karbondioksit salan, sera etkisinin ve küresel ısınmanın artmasına katkıda bulunan petrol, çıkarılan doğal gaz ve kömürle çalışan klasik enerji kaynaklarının yerini alır. .
Alternatif enerji kaynakları arayışının temel nedeni, onu yenilenebilir veya neredeyse tükenmez doğal kaynakların ve fenomenlerin enerjisinden elde etme ihtiyacıdır. Diğer şeylerin yanı sıra çevre dostu olma ve ekonomi de dikkate alınabilir.
Bu tür sistemler için ana enerji kaynakları, Güneş'in enerjisi, rüzgar ve Dünya yüzeyindeki toprağın doğal durumu (yer kaynaklı termal pompalar için) olarak kabul edilir. Yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak, ekolojiyi ve Dünya'daki enerji krizini önemli ölçüde etkiliyoruz, ayrıca özerklik alıyoruz. ortak türler enerji, önemli maliyet tasarrufları ve geleceğe güven.
Alternatif enerji endüstrileri
Güneş enerjisi
Güneş enerjisi santralleri gezegende en yaygın olanlardan biridir, dünya çapında 80'den fazla ülkede faaliyet gösterir ve tükenmez bir enerji kaynağı olan güneş ışığı kullanır.Elektrik üretme ve gerekirse konut binalarını ısıtmak ve ılık su sağlamak için ısı üretme sırasında, çevreye neredeyse hiç zarar vermezler.
Güneş enerjisi hava durumuna ve günün saatine çok bağlıdır: bulutlu bir günde ve özellikle geceleri elektrik elde edilemez. Örneğin ülkemizde güneş paneli kurulum maliyetini artıran ve aynı kullanılmış pilleri çöpe atma ihtiyacından dolayı çevre için olumsuz anlar yaratan pilleri almamız gerekiyor.
Fotovoltaik hücreler ve fotopillerin yanı sıra güneş kollektörleri ve güneş enerjili su ısıtıcıları da yaygın olarak kullanılmakta olup, hem ısıtma amaçlı su ısıtmak hem de elektrik üretmek için kullanılmaktadır.
Almanya, Japonya ve İspanya, güneş enerjisinin yaygınlaştırılmasında lider olarak kabul ediliyor. Güneşin hem kışın hem de yazın sıcak bir şekilde aydınlattığı burada güney güçlerinin üstünlüğünün olduğu açıktır.
Rüzgar gücü
Rüzgar enerjisi, Güneş'in aktivitesinin bir sonucu olarak kabul edildiğinden, yenilenebilir enerji olarak sınıflandırılır. Rüzgar enerjisi gelişen bir endüstri olarak kabul edilir. 2014'ün başında, tüm rüzgar türbinlerinin toplam kapasitesi yaklaşık 320 gigawatt'tı!Dünyanın rüzgar enerjisi üretiminde ilk beş Çin, ABD, Almanya, Danimarka ve Portekiz'dir.
Burada yine, hemen hemen her şey şunlara bağlıdır: hava koşulları: bazı eyaletlerde rüzgar bir an bile dinmez, bazılarında ise tam tersine çoğu zaman sakindir.
Rüzgar enerjisinin hem önemli avantajları hem de eşit derecede önemli dezavantajları vardır. Güneş panelleriyle karşılaştırıldığında, "yel değirmenleri" ucuzdur ve günün saatine bağlı değildir, bu nedenle genellikle banliyö bölgelerinde bulunurlar. Rüzgar türbinleri için tek bir önemli eksi var - oldukça gürültülüler. Bu tür ekipmanların kurulumunun sadece akrabalarla değil, aynı zamanda yakındaki evlerin sakinleriyle de koordine edilmesi gerekecektir.
jeotermal enerji
Yeraltı suyunun kaynama noktasının üzerinde ısıtılabileceği volkanik aktiviteye sahip bölgelerde, jeotermal termik santraller (GeoTPP) inşa etmek en uygunudur.Hem ısınmak için su ısıtmak için hem de elektrik üretimi için kullanılır. Jeotermal santraller elektriğin çoğunu Orta Amerika, Filipinler, İzlanda'da üretir; İzlanda, diğer şeylerin yanı sıra, termal suların ısıtma ve ısıtma için yaygın olarak kullanıldığı bir güç örneğidir.
büyük artı jeotermal enerji gerçek tükenmezliği ve çevresel koşullardan, günün saatinden ve yıldan mutlak özerkliği dikkate alınır.
Dünyanın derinliklerinin ısısını kullanmanın aşağıdaki temel olasılıkları vardır. Sıcaklıklarına bağlı olarak su veya su ve buhar karışımı, sıcak su temini ve ısı temini, elektrik üretimi veya tüm bu amaçlar için bir kerede yönlendirilebilir. Yakın volkanik bölgenin ve kuru kayaların yüksek sıcaklıktaki ısısının elektrik üretimi ve ısı temini için kullanılması arzu edilir. İstasyonun tasarımı, hangi jeotermal enerji kaynağının kullanıldığına bağlıdır.
Yeraltı termal sularını kullanırken ortaya çıkan ana sorun, yeraltı akiferine (geleneksel olarak tükenmiş) suyun tekrarlanabilir bir giriş (enjeksiyon) döngüsüne duyulan ihtiyaçtır. Termal sular, çeşitli toksik metallerin (örneğin, bor, kurşun, çinko, kadmiyum, arsenik) birçok tuzunu ve bu suların doğal yüzey suyu sistemlerine deşarjını engelleyen kimyasal bileşikleri (amonyak, oksibenzenler) içerir.
alternatif hidroelektrik
Gezegenin su kaynaklarının enerji üretimi için standart dışı kullanımı üç tür enerji santralini içerir: dalga, gelgit ve şelale. Aynı zamanda, ilkleri en umut verici olarak kabul edilir: dünya okyanusunun ortalama dalga gücünün metre başına 15 kW olduğu ve dalga yüksekliğinin iki metrenin üzerinde olduğu tahmin edilmektedir, tepe gücü 80 kW / 'ye kadar ulaşabilir. m.Dalga santrallerinin ana özelliği, "yukarı ve aşağı" dalgaların hareketini jeneratör diskinin dönüşüne dönüştürmenin zorluğudur, ancak modern gelişmeler yavaş yavaş bu soruna çözümler buluyor.
Gelgit enerji santralleri, dalga santrallerinden önemli ölçüde daha az güce sahiptir, ancak denizlerin kıyı bölgelerinde inşa edilmesi çok daha kolay ve daha rahattır. Ay ve Güneş'in yerçekimi kuvvetleri günde iki kez denizdeki su seviyesini değiştirir (fark 2 on metreye ulaşabilir), bu da gelgitlerin enerjisini elektrik üretmek için kullanmayı mümkün kılar.
biyoyakıt
Biyoyakıt - bitki veya hayvan hammaddelerinden, organizmaların atık ürünlerinden veya organik endüstriyel atıklardan elde edilen yakıt. Sıvı biyoyakıtlar (içten yanmalı motorlar için, örneğin etanol, metanol, biyodizel), katı biyoyakıtlar (yakacak odun, briketler, yakıt peletleri, odun yongaları, çimen, kabuklar) ve gazlı (sentezlenmiş gaz, biyogaz, hidrojen) vardır.Sıvı, katı ve gaz halindeki biyoyakıtlar, yalnızca geleneksel elektrik kaynaklarının değil, aynı zamanda yakıtın da yerini alabilir. Geri kazanılamayan petrol ve doğal gazın aksine biyoyakıtlar sentetik koşullar altında üretilebilir.
Beklenti sıvı ve gaz halindeki biyoyakıtlar içindir: biyodizel, biyoetanol, biyogaz ve sentez gazı. Hepsi şeker veya yağ bakımından zengin bitkiler temelinde üretilir: tatlı kamışı, mısır ve hatta deniz fitoplanktonu. İkinci seçenek sonsuz olanaklara sahiptir: sentetik koşullarda su bitkileri yetiştirmek zor bir iş değildir.
fırtına enerjisi
Yıldırım, son derece güvenilmez bir enerji kaynağı olarak kabul edilir, çünkü bir fırtınanın nerede ve ne zaman olacağını önceden tahmin etmek imkansızdır.Yıldırım enerjisinin diğer bir sorunu, yıldırım boşalmasının saniyelerden çok daha kısa sürmesi ve sonuç olarak enerjisinin oldukça hızlı bir şekilde depolanması gerektiğidir. elde etmek İstenen sonuç büyük ve pahalı kapasitörler gereklidir. Diğer şeylerin yanı sıra, yükü jeneratörün iç direnci ile koordine etmenin mümkün olduğu durumlarda, ikinci ve üçüncü ailelerin devrelerine sahip farklı salınım sistemleri kullanılabilir.
Yıldırım, karmaşık bir elektriksel süreç olarak kabul edilir ve birkaç türe ayrılır: negatif - bulutun alt kısmında birikir ve pozitif - bulutun üst kısmında toplanır. Bu, yıldırım alıcıları geliştirilirken de dikkate alınmalıdır.
Bilim adamlarına göre, güçlü bir fırtına, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ortalama bir insanın 20 dakikada tükettiği kadar enerjiyi serbest bırakır.
hidrojen enerjisi
Hidrojenin insanlar, ulaşım altyapısı ve çeşitli üretim alanları tarafından enerji birikimi, taşınması ve tüketimi için bir araç olarak kullanılmasına dayanan bir alternatif enerji türü. Hidrojen bir nedenden dolayı seçildi, ancak dünya yüzeyinde ve uzayda en yaygın element olduğu için hidrojenin yanma ısısı daha yüksektir ve su, oksijende yanmanın ürünü olarak kabul edilir (yine tanıtılmaktadır). hidrojen enerjisinin dolaşımına).
Günümüzde hidrojen üretimi, kullanılmasıyla elde edilebilecek enerjiden daha fazlasını gerektirecektir, bu nedenle onu bir enerji kaynağı olarak kabul etmek mümkün değildir. Sadece enerji depolamak ve iletmek için bir araç olarak kabul edilir.
Ancak hidrojenin büyük bir seri üretimi tehlikesi de vardır, eğer hidrojen bir silindirden veya diğer depolama tanklarından sızarsa, havadan daha hafif olduğundan, Dünya atmosferini geri dönülmez bir şekilde terk eder ve bu da, teknolojilerin kitlesel olarak uygulanmasıyla, bir patlamaya yol açabilir. Hidrojen suyun elektrolizi ile üretilirse küresel su kaybı.
uzay enerjisi
Güneş enerjisinin, dünya yörüngesindeki veya aydaki elektrik santrallerinin bulunduğu yerden, elektriğin mikrodalga radyasyonu şeklinde dünyaya iletileceği elektrik üretmek için kullanılmasını sağlar. Küresel ısınmaya katkıda bulunabilir. Hala uygulanmadı.
2012 yılında alternatif enerji (hidroelektrik hariç) insanlığın tükettiği tüm enerjinin %5,1'ini oluşturuyordu.
