Альтернативные источники энергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение "Михневская средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов"

Реферат на тему: «Альтернативные источники энергии»

Ученица 9 «А» класса Золина Яна

Учитель: Смыкова Елена Викторовна 11.02.2015

В чистом виде альтернативные способы получения энергии (тепла и электричества), для непромышленного использования, реализуются на базе ветрогенераторов, солнечных батарей и тепловых насосов. Каждый из этих источников энергии имеет свои достоинства и недостатки. Наилучший экономический эффект и надежность системы достигается за счет комбинаций источников.

Для климатических условий России и с учетом ее положения на планете Земля (широта и долгота) оптимальны сочетания следующих альтернативных источников энергии для дома:

Ветрогенератор -- солнечная батарея.

Тепловой насос -- ветрогенератор.

Тепловой насос -- солнечная батарея.

Солнечный коллектор -- ветрогенератор.

Перебои в электроснабжении и скачки напряжения давно стали «фишкой» отечественных линий электропередач, заложенных со времен «лампочки Ильича». Подобное неудобство уже не шокирует ни жителей больших городов, ни обитателей коттеджных поселков, особенно тех из них, кто предусмотрительно обзавелся бесперебойными источниками электричества. В более сложной ситуации оказываются домовладельцы, чьи земельные угодья находятся в глубинке с полным отсутствием централизованного электроснабжения. К счастью, научная мысль и современные технологии не стоят на месте, предлагая собственникам частных домов альтернативные источники электроэнергии, способные генерировать электричество чуть ли не из воздуха. Однако, чтобы затраты на покупку новаторских источников энергии не стали «деньгами на ветер», необходимо обзавестись энергоэффективными бытовыми приборами и уделить внимание утеплению фасадов дома. В этом случае, экономия электроэнергии ощутимо скажется на вашем семейном бюджете, позволяя перенаправить вырученные средства в нужное и более приятное русло.

Электрогенераторы. Когда речь идет о постоянной необходимости источника электроэнергии в частном доме, электрогенератор на дизельном топливе считается оптимальным вариантом, благодаря своей надежности, экономичности и сниженной пожароопасности. Дизельный генератор более выгоден при каждодневной эксплуатации, чем его бензиновый «собрат», так как склонен к невысокому расходу топлива и требует меньших вложений в обслуживание. Однако, не все так «радужно», как кажется на первый взгляд -- выхлопные газы, шум при работе и высокая цена заставляют многих задуматься, прежде чем приобрести данный тип альтернативного источника электроэнергии. Стоимость 5-ти киловаттного генератора начинается от 850 $.

Для резервного и сезонного электроснабжения частного дома бензиновая версия генератора подойдет больше, чем дизельная -- это несомненно. Компактные, мало шумные, не такие дорогостоящие, как дизельные, генераторы с бензиновым мотором максимально приспособлены для электроснабжения при перебоях подачи электроэнергии от центральной сети. Стоимость бензинового генератора мощностью 5 кВт от 500 $. Мало того, электрогенераторы на бензине пригодятся в хозяйстве -- в качестве переносных источников электроэнергии для подключения садовой техники и строительного инструмента в полевых условиях. Самое неудобное в работе электрогенератора -- это неизбежный шум и выбросы СО2, что потребует выделения отдельной «жилплощади» неуемному источнику альтернативной энергии -- с шумоизоляцией и продуманной системой принудительной вентиляции.

Несколько лучше зарекомендовали себя газовые электрогенераторы, они более экологичны, имеют чуть меньший уровень шума, больший моторесурс и работают как на природном, так и на сжиженном баллонном газе. Стоимость за 5 кВт -- от 600 $.

Энергия биомассы. Если вы, как сознательный житель планеты Земля, печетесь об экологической обстановке в мире, самое время перевести свой электрогенератор на «зеленое» топливо. Альтернативным видом сырья, позволяющим отойти от традиционного использования природного газа и нефти в виде дизельного топлива и бензина, является биомасса. Дизельное биотопливо получают путем переработки жиров, полученных из семян масляных культур -- сои и рапса. Биоэтанол, как альтернативу бензину, производят при помощи ферментации растительного сырья -- кукурузы, свеклы, сахарного тростника и прочих культур. Исходя из научных исследований, самый перспективный источник биотоплива -- водоросли, отлично аккумулирующие солнечную энергию. Они неприхотливы и способны превращаться в маслянистую биомассу, по своим свойствам схожую с сырой нефтью.

Для производства биогаза применяются системы, улавливающие метан при брожении органических отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности -- навоза, птичьего помета, жмыха, барды, прочих. При распаде органики на свалках, образуется так называемый «свалочный газ» -- целлюлозный этанол. По оценкам ученых, свалки мира могут производить около 83 млрд. литров «мусорного» биотоплива. Из тонны органических отходов выход биогаза может достичь 500 куб. метров.

Существуют индивидуальные биогазовые установки, предназначенные для использования фермерами, например установка ИБГУ-1, вырабатывает в сутки от 3-х до 12-ти кубометров газа при загрузке от 50 до 200 кг отходов соответственно, стоимость этой установки около 9 тыс. $.

Ветрогенератор. В мире ширится использование ветрогенераторов в качестве альтернативных источников электроэнергии. Принцип работы ветряной установки состоит в преобразовании кинетической силы ветра в механическую энергию вращения ветротурбины, которая, в свою очередь, аккумулируется и трансформируется инвертором в переменный ток. Выработка электроэнергии и заряд аккумуляторов начинается при скорости ветра 2 м/с, а постоянный ветер силой не ниже 8 м/с в состоянии полностью обеспечить электроэнергией небольшой частный дом.

Однако, нужно учесть, что устройство частной ветровой электростанции ограничено среднегодовыми показателями скорости ветра с привязкой к конкретной местности. Поэтому, наиболее рациональная схема применения ветрогенераторов для повседневных нужд частного дома -- не накопление, а преобразование полученной электроэнергии в тепло для отопительной системы и горячего водоснабжения. В этом случае, дорогостоящая аккумуляторная батарея, стоимость которой составляет 25% от цены всего ветрогенератора, заменяется на бойлер. Таким образом, схема ветряной турбины и автоматики, контролирующей ее работу, упрощается и ветряная установка приобретает более доступную цену для потребителя. Стоимость малого ветряка мощностью 1кВт составляет порядка 1- 2 тыс. $. Но если учесть, что среднестатистическая мощность, потребляемая небольшим домом составляет около 6 кВт, то аккумуляторная ветряная электростанция такой мощности для постоянного электроснабжения обойдется приблизительно в 10 тыс. $.

При установке ветрогенератора повышенное внимание уделяется устройству фундамента и его дренажу. Это обусловлено возможностью падения мачты генератора при сильных порывах ветра. Еще один неприятный аспект эксплуатации ветряков в северных широтах -- большая вероятность обледенения лопастей, снижающих эффективность работы ветротурбины. К принципиальным недостаткам ветрогенераторов относят шум и вибрацию, сопровождающие вращение лопастей. По этой причине ветряные установки размещают на значительном расстоянии от жилья.

Энергия из недр земли

Геотермальная установка

Один из популярных видов альтернативной энергии у собственников частных домов -- геотермальная. Как ее получить? Достаточно просто -- нужно лишь пробурить скважину и установить в ней тепловой насос. Охлаждая воду, добытую из недр земли, геотермальная установка преобразовывает высвобожденную энергию в электрическую.

Затрачивая 1 кВт электроэнергии, геотермальная установка генерирует 5-6 кВт. Для коттеджа площадью 150 метров такое оборудование обойдется приблизительно в 30 тыс. $.

Энергия солнца. Солнечные батареи. На один метр квадратный поверхности Земли в год приходится около 1 тыс. кВт солнечной энергии, что пропорционально энергии, полученной при расходе 100 кубометров газа или 100 литров дизельного топлива.

Однако, солнечные батареи по причине высокой стоимости в частном секторе применяются нечасто, стоимость готовой солнечной электростанции мощностью 2 кВт составит около 55 тыс. $. Хотя, если собирать электростанцию самому, то можно существенно сэкономить.

Солнечный коллектор. А вот солнечный коллектор для нагрева воды -- популярный источник альтернативного энергоснабжения. К достоинствам коллекторов можно отнести способность улавливать солнечное тепло даже в пасмурную и дождливую погоду. Коллектор стоит от 1 до 4 тыс. $ и способен практически полностью обеспечить потребности семьи из трех человек в горячей воде. К основным недостаткам альтернативных систем электроснабжения, использующих солнечную энергию, относится их малая эффективность в районах со слабой инсоляцией и нерабочее состояние в ночное время.

Энергия приливов и отливов. Приливная электростанция. За счет того, что вода в 830 раз тяжелее воздуха, водяные турбины даже на низких скоростях производят намного больше электроэнергии, чем ветряные электростанции. Приливная плотина, использующая силу моря или океана, состоит из трех функциональных частей: собственно самой плотины, удерживающей воду во время прилива; шлюза, создающего разницу между уровнями воды при отливе и приливе; турбины, преобразовывающей кинетическую энергию движения воды в электрическую. Крупнейший приливная электростанция в мире -- плотина Ла Ранс во Франции, которая генерирует около 240 мВт электроэнергии. Самая эффективная электростанция, использующая силу океана, расположена в заливе Фанди в Австралии. В данной точке океана разница уровней между приливом и отливом составляет 10.8 метров, что позволяет производить максимально возможное количество электроэнергии, добытой из самых недр океана.

Раз заговорили о воде, то хочется отметить о таком решении электрообеспечения для дома, как микро-гидроэлектростанция. Стоимость 6-киловаттной гидроэлектростанции составляет около 8-10 тыс. $.

Плюсы альтернативных источников энергии:

- зачастую возобновляемый источник энергии (Солнце, ветер, теплота недр, энергия приливов).

- в перспективе низкая себестоимость производства электроэнергии.

Минусы: энергия ветрогенератор солнечный

- ограниченность применения;

- малая единичная мощность установок;

- высокая стоимость сооружения и как результат, очень дорогая электроэнергия на период окупаемости установки.

Размещено на Allbest.ru