Альтернативные источники энергии
Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии как мера по повышению энергоэффективности и снижению энергозависимости в условиях дефицита энергетических ресурсов. Альтернативная энергетика, ее экологичность и экономичность, источники энергии.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 20.11.2010 |
Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
25
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
Механико-Технологический Техникум ОНАПТ
РЕФЕРАТ
По предмету: «Теплотехника»
На тему: «АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ»
студента: Петренко А. Ю.
группы 4А-54
преподаватель: Березинский П. Д.
м. Одесса
2010 у. г.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Во всем мире нарастает дефицит ресурсов, особенно энергетических. Среди многочисленных кризисов, угрожающих человечеству, энергетический будет чрезвычайно затяжным, он способен одновременно поразить все области деятельности и существенно усложнить жизнь в ряде стран.
Кроме того, население Земли все время увеличивается (за счет Китая и развивающихся стран) - и к 2030 году потребление энергии увеличится почти на 50%.
Потому многие государства уже сегодня принимают меры по повышению энергоэффективности и снижению энергозависимости с помощью различных мероприятий, в числе которых - освоение нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.
Альтернативная энергетика -- совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района.
В настоящее время только 13% потребностей в энергоресурсах ЕС удолетворяется за счет таких источников. Правительство США на разработку альтернативных источников энергии выделило 500 млрд. долл., а на построение экономики, основанной на экологически чистой энергии, - еще 150 млрд. долларов.
Альтернативный источник энергии
Альтернативный источник энергии -- способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии -- потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.
Классификация источников
Тип источников |
Преобразуют в энергию |
|
Ветряные |
движение воздушных масс |
|
Геотермальные |
тепло планеты |
|
Солнечные |
электромагнитное излучение солнца |
|
Гидроэнергетические |
падение воды |
|
Биотопливные |
теплоту сгорания возобновляемого топлива (например, спирта) |
Содержание
1. ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА
2. ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
3. ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
4. ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
5. БИОТОПЛИВО
6. ИНВЕСТИЦИИ
7. ПЕРСПЕКТИВЫ
8. РАСПРОСТРАНЕНИЕ
1. ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА
Ветровая энергия - самый мощный и наиболее доступный источник неиссякаемой энергии на Земле. Ветроэлектростанции (ВЭС) относительно дешевы в изготовлении, не требуют больших затрат на установку и занимают небольшую территорию.
В цивилизованном мире начали широко применять ВЭС, имеющие мощность до 2 мегаватт и к.п.д. до 50%. Разрабатываются ВЭС на 3.5-5 мегаватт с еще более высокой рентабельностью. Уже есть новый тип широколопастной ветротурбины, которая может работать при скорости ветра, начиная с 2.6 м/с.
Все чаще Ветроэлектростанции начинают ставить цепочками на суше (недалеко от города Сан-Диего такая цепочка из 25 ВЭС, высотой 80 м, растянулась на 3.2 км), но также и на прибрежных мелководьях с глубиной воды до 35 м.
Компания Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки. хочет объединить такие вещи как футурополис, энергостанцию и туристический центр, в проекте под рабочим названием «город турбин». Это будет первое в мире поселение, которое будет не потреблять электроэнергию, а экспортировать ее. Все здания комплекса выполнены в форме гигантских ветряных установок, которые будут круглосуточно вырабатывать энергию для всего региона. Внутри комплекса туристов ждет абсолютный комфорт -- бассейны, спа, массажные салоны и тренажерные залы. Все это на фоне прекрасного северного моря. Норвегия занимает одну из лидирующих позиций в списке стран, которые массового вводят альтернативные источники энергии.
2. ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
АЛЬТЕРНАТИВА ГАЗОВОМУ ОТОПЛЕНИЮ - ТЕПЛОВОЙ НАСОС. Одним из вариантов замены газа при отоплении домов является использование тепла, которое имеется на нашей планете. Солнце - самый мощный источник энергии на Земле. Оно нагревает воздух, воду, земную поверхность и глубины. И до 60% отопительной энергии можно получить бесплатно от природы. Учеными был создан тепловой насос, который и извлекает эту накопленную солнечную энергию. Используя тепло, рассеянное в окружающей среде (в земле, воде, воздухе), тепловой насос обладает поразительной эффективностью: затратив 1 кВт электроэнергии в приводе насоса, можно получить 3-4, а часто и до 5-6 кВт тепловой энергии, срок службы до капремонта теплонасоса - 15-20 лет.
Что же такое теплонасосы? Тепловые насосы - это экологически чистые компактные соле/водяные установки, позволяющие получать тепло для отопления и горячего водоснабжения за счет использования тепла низкопотенциального источника (тепло грунтовых, артезианских вод, озер, морей, грунтовое тепло, тепло земных недр) путем переноса его к теплоносителю с более высокой температурой.
Теплонасосы оснащены циркуляционными насосами - как для контура рабочей жидкости, так и для водяного контура системы отопления. Для обеспечения оптимальной выработки тепла теплонасосы укомплектованы автоматизированной системой управления - при помощи датчиков температура в отопительной системе подстраивается под изменения наружной температуры.
Рассмотрим, как же работает тепловой насос:
1. Теплоноситель, проходя по трубопроводу, уложенному, например, в землю нагревается на несколько градусов. Внутри теплового насоса теплоноситель, проходя через теплообменник, называемый испарителем, отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний контур теплового насоса.
2. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладагентом. Хладагент, имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газ. Это происходит при низком давлении и низкой температуре.
3. Из испарителя газообразный хладагент попадает, в компрессор, где он сжимается, его температура повышается.
4. Далее горячий газ поступает во второй теплообменник (конденсатор). В конденсаторе происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладагент отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным приборам.
5. При прохождении хладагента через редукционный клапан - давление понижается, хладагент попадает в испаритель, и цикл повторяется снова.
Тепловые насосы используются в холодное время года для отопления помещения, а в теплое время года их используют для охлаждения воздуха в доме. Принцип работы такого насоса при охлаждении помещения такой же, как и при отоплении. Только тепло в этом случае забирается из воздуха в помещении и отдается земле или водоему.
В данном случае принцип работы теплового насоса практически полностью совпадает с принципом работы холодильника.
Вообще тепловой насос - это просто другое название холодильника, который представляет собой машину Карно, работающую в обратном направлении. Холодильник перекачивает тепло из охлаждаемого объема в окружающий воздух. Если поместить холодильник на улице, то, извлекая тепло из наружного воздуха и передавая его во внутрь дома, то можно таким нехитрым способом обогревать помещение.
Тепловой насос совместим с практически любой циркуляционной теплопроводной отопительной системой. Для отапливания помещения, размером 100 кв.м., необходимо приобрести оборудование на сумму, примерно, 4-5 тыс. евро. Установка такого котла рассчитывается индивидуально, в зависимости от источника получения тепла.
Из чего могут получать тепло тепловые насосы? Вариантов несколько:
1. Земные недра
Земные недра являются бесплатным теплоисточником, поддерживающим одинаковую температуру круглый год. Использование тепла земных недр является экологически чистой, надежной и безопасной технологией.
Буровые работы проходят в течении одного дня. В зависимости от различных факторов скважина должна быть где-то в пределах 60-200м. в глубину. Ее ширина 10-15см.
Установка может быть внедрена на участке земли малой площади. Объем восстановительных работ после бурения незначителен, влияние скважины- минимально. Установка не оказывает влияния на уровень грунтовых вод, так как грунтовые воды не задействованы в процессе.
Благодаря теплу, которое содержится в земле, эффективность такого насоса получается довольно высокой. Примерные цифры таковы, что, затрачивая 1кВт электрической энергии на перемещение жидкости в грунт и обратно, Вы получаете 4-6 кВт энергии на отопление.
Уровень капиталовложений достаточно высок в установку на базе тепла земных недр, но взамен Вы получаете безопасную в эксплуатации, с максимально длительным сроком службы систему с достаточно высоким коэффициентом преобразования тепла.
2. Тепло грунта
Грунтовый источник - близрасположенное тепло. В поверхностном слое земли накапливается тепло в течение лета, эту энергию также имеет смысл использовать для отопления. Сохраненное в почве тепло согреет Вас даже в холодную погоду.
Тепло из почвы поставляется посредством пластикового шланга, который укладывается по периметру участка на глубине 1 м. Желательно, чтобы почва была влажной. Но и сухой грунт не доставит больших проблем, придется увеличить длину контура. Минимальное расстояние между соседними трубопроводами должно быть около 1 м. Экологически чистая, морозоустойчивая жидкость, циркулирующая в системе, переносит тепло к теплонасосу.
Для получение 10кВт на отопление придется уложить 350-450 погонных метра трубопровода. Это примерно займет участок 20х20 метров.
Длина коллектора/высота водного столба (для теплонасоса с источником тепла "земные недра") зависит от многих факторов: среднегодовой региональной температуры, степени покрытия теплонасосом общих энергорасходов, глубины залегания грунтовых вод и величины водного потока.
3. Водные источники тепла
Использование тепла воды для обогрева помещений является идеальным вариантом.
Шланг для передачи тепла укладывается на дне или в донном грунте, где температура еще немного выше, чем температура воды. Важно, чтобы шланг снабжался отягощающим грузом для предотвращения всплытия на поверхность. Для этого на 1 погонный метр трубопровода укладывается около 5 кг груза. Вторым вариантом может быть укладка шланга в грунт на дне водоема.
Для получение 10 кВт на отопление придется уложить по дну 300 погонных метра трубопровода.
Солнце нагревает воду в морях, озерах и других водных источниках. Солнечная энергия накапливается в воде и донных слоях. Температура редко снижается ниже +4°C.
Чем ближе у поверхности, тем больше годовые колебания температуры, но на глубине температура более стабильна.
3. ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
Солнце - энергобатарейка.
Что имеем - не храним, потеряем - плачем. Очевидность этой мудрости завуалирована и скрыта от адекватного восприятия бурными темпами развития современных технологий. Например, средняя продолжительность жизни в средневековой Европе составляла 28 лет. Сегодня же, окружённые уютом, продуктами научных и технических достижений, мы получаем возможность жить дольше, комфортней, в полной мере наслаждаясь лучшими дарами Земли, предоставляющей нам свои бесценные ресурсы с материнской бескорыстностью.
Однако существуют такие ресурсы, которые невозможно потреблять бесконечно. Например, нефть и газ, появившиеся как результат тысячелетних геологических процессов, могут быть полностью исчерпаны нашей ненаглядной цивилизацией в течение каких-нибудь десятилетий. Поддержание и развитие достигнутого уровня промышленного производства, быта, сельского хозяйства невозможно без потребления энергоносителей. На помощь приходят последние разработки, рассматривающие альтернативные источники энергии в качестве перспективной базы для энергетики будущего (а также, к слову сказать, и настоящего, о чём пойдёт речь ниже). Для нашей страны особенно актуальным, по крайней мере - на фоне энергетического кризиса, является альтернативное отопление (отопление с использованием альтернативных источников энергии).
Альтернативные источники энергии, в контексте современной картины энергопотребления - это не только энергия воздушных потоков, водных течений, геотермальная и т.д., но ещё и малоиспользуемые энергоносители, энергосберегающие технологии и всё, что позволяет избежать неразумно интенсивного потребления дорогостоящих ископаемых энергоносителей. К примеру, альтернативное отопление может быть обеспечено отключением от центральной отопительной системы и установкой теплового насоса, твердотопливного котла или конвектора. И вообще, альтернативное отопление во многом связывают с автономным отоплением, как более экономным и экологически чистым способом получения тепла, чем, скажем, привычные для нас котельные. Таким образом, понятие «альтернативные источники энергии» потеряло свою технологическую сущность и постепенно перешло в чисто экономическую сферу. Чем дешевле энергоноситель, тем «альтернативней» отопление. Многие забывают о том, что существует абсолютно бесплатный источник энергии, причём такой, что по сравнению с ним любые запасы нефти могут показаться каплей в море. Имеется в виду солнце, питающее теплом практически всё, способное это тепло принять - воздух, воду, грунт, грунтовые воды. Современная наука и рынок отопительных технологий помогают потребителям многих развитых стран (а теперь - и Украины) извлекать это тепло во благо не только отдельному пользователю, но и всему человечеству. Самым экологически чистым и экономным отопительным агрегатом, использующим низкопотенциальные источники энергии, является на настоящий момент тепловой насос. Благодаря своим уникальным качествам, тепловые насосы эксплуатируются многими нашими соотечественниками не только в быту, но и на производстве, что само по себе уже является хорошим признаком.
В ясные дни земная поверхность получает около киловатта солнечной энергии за одну секунду на один квадратный метр, которая может быть с помощью солнечных батарей переведена в электрическую энергию. Устанавливать их можно где угодно, и работать они начинают при все меньшей освещенности.
ПЕРЕДВИЖНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ. Пожалуй, самым главным преимуществом зарядной станции SunPods является ее модульность. Зарядное устройство с технологией Plug-N-Play от SunPods может быть установлено прямо на месте, а также при необходимости перемещено в любое место. По заявлению компании, эта зарядная станция проста в установке и в любой момент может быть передислоцирована.
Сейчас зарядная станция подключена к электросети в Сан-Хосе для восполнения своих запасов энергии. Однако SP-300 может функционировать и как полностью самодостаточное устройство, поскольку она оснащена аккумуляторным блоком. Кроме того, встроенные программы зарядного устройства от SunPods позволяют использовать возможности смарт-технологии электросети, т.е. использовать электроэнергию только при необходимости.
Выработка солнечных панелей составляет 1,9 кВт, а энергоемкость установленной на станции аккумуляторной батареи составляет 8,4 кВт*ч. Максимальная выходная мощность преобразователя при функционировании в общей электросети равна 3,2 кВт (AC202V), и 1,5 кВ*Ф - при изолированном функционировании.
Как солнечные панели, так и система аккумулирования подключены к общей электросети. Это позволяет заряжать аккумуляторы электромобилей и гибридов даже в пасмурные дни, тогда, когда солнечные батареи не способны вырабатывать электричество.
С другой стороны, при наличии дополнительной электроэнергии в системе аккумулирования зарядной станции, она может использоваться как для обслуживания самой станции, так и в аварийных ситуациях, для поставки электричества другим объектам коммунального хозяйства, которые питаются электричеством мощностью AC100V.
Пока компания не распространяет сведения ни о стоимости зарядных станций, ни о том, когда она начнет их установку и в других городах, однако хочется надеяться, что в ближайшем будущем ее можно будет увидеть повсеместно.
Китай стал мировым лидером в области использования солнечной энергии и энергии ветра.
Уникальный случай: чтобы не нарушать экосистему Тибетского заповедника (средняя высота более 5 тысяч метров, площадь 240 тысяч кв. км), здесь развивается только геотермальная, солнечная и ветровая энергетика.
ЭНЕРГИЯ ПРЯМО С КОСМОСА. NASA разработало проект более полного использования солнечной энергии: на геостационарной орбите (36 тысяч километров над поверхностью нашей планеты) устанавливается зеркало 10*10 километров, отражающее свет в направлении на землю, где энергия солнечного излучения будет превращаться в электрическую энергии.
ЛОВИМ СОЛНЦЕ. В городе Глазго, на реке Клайд установлены плавающие солнечные батареи, которые с помощью специальной аппаратуры разворачиваются в след за Солнцем, с тем, чтобы максимально полно использовать его свет.
Преимущества солнечных островов
В пять раз ниже цены за киловатт-час, чем у конкурирующих систем, потому что:
· Есть возможность использовать крайне простые и дешёвые EFC-панели.
· Ориентирование элементов достигается простым поворотом платформы (без дорогостоящей точной механики).
· Очень низкая чувствительность к ветру, что позволяет работать практически всегда.
· Платформы плавают в бескрайнем океане, поэтому их можно строить очень большими по площади.
· Можно запасать энергию, чтобы она поставлялась и ночью.
· Активная область, где расположены панели, может занимать более 95% доступной площади.
Дополнительные преимущества солнечных островов на реках
Обычно возле экватора, где солнечное излучение очень интенсивно.
· Водные ресурсы, необходимые для получения водорода и охлаждения, имеются в изобилии.
· Легко осуществима комбинация с опреснением воды путём сбора и пассивного испарения.
· Лучшие места в нейтральных водах открыты для всех наций.
· Платформы могут “следить за солнцем”, что увеличивает эффективность на 15%.
НАСЛАЖДАЕМСЯ ОПЕРОЙ ЭНЕРГИИ. В ФРГ (г. Магдебург) на крышах жилых домов в обязательном порядке устанавливают фотопреобразователи. Пока мощность СЭУ ФРГ составляет 1.3 тысячных мегаватт, но к 2020 году она достигнет 140 тысяч мегаватт при к.п.д. до 50 процентов.
Эти сюрреалистические волны на самом деле являются ветряной и солнечной энергостанцией, которая спроектирована бюро Coop Himmelb(l)au. Форма панели должна напоминать туристам о театральных занавесах и ветре. Мощности же вполне хватает для освещения прилегающих домов и улиц. В скором времени в соседнем здании откроется городской музей и комплекс будет символизировать единство истории и высоких технологий.
В Барселоне СЭУ покрывают 10 тысяч кв. метров кровли, но вскоре они будут размещены на крышах всех жилых домов города. Венгры разработали электромобиль, на крыше которого расположены СЭУ, серийное производство его начнется в 2012 году.
ЭНЕРГИЯ СКОРОСТИ. Конструкция Sikat, разработанная командой из 33 человек, студентов машиностроительного и других факультетов Университета Де Ла Салль (De La Salle), получилась очень изящной и при этом обладает хорошей маневренностью. Автомобиль весит всего 190 килограммов, что на 100 кг легче его предшественника, оснащен улучшенными механическими конструкциями и аэродинамикой. Благодаря встроенной в солнечные панели технологии генерации энергии на ходу, скорость автомобиля будет, как ожидается, выше 112 км/ч (максимальной скорости Sinag). Емкость солнечных батарей позволяет автомобилю ездить и в ночное время, в течение восьми часов подряд.
По словам представителей PSCSI, в то время как Sinag продемонстрировал возможности Филиппин по использованию солнечной энергии всему миру, солнечный автомобиль Sikat призван осведомить каждого филиппинца о преимуществах применения этой энергии. С этой целью PSCSI предпримет ряд показательных поездок с участием Sikat по провинциальным дорогам страны, в надежде закрепить положительное отношение местного населения к солнечной энергии.
ЭНЕРГИЯ В ПУСТЫНЕ. К концу 2010 года в пустыне, в окрестностях города Абу Даби, будет установлено более 100 тысяч солнечных модулей, в результате чего каждый житель Эмиратов (5 млн. человек) будет расходовать энергии больше, чем средний американец.
Панели, предназначенные для полномасштабного использования
ЛЕТИМ НА ВСТРЕЧУ. Еще в 2001 году самолет «Гелиос», питающийся энергией ультрафиолетового солнечного излучения, поднялся на высоту в 23 километра над базой США на Гавайях. Самолет летает бесшумно со скоростью 70 километров в час и не может быть обнаружен радарами. В последнее время ученые США обратили внимание на молнии, только один разряд несет энергию в миллионы киловатт и имеет температуру до 30 тысяч градусов.
Самолет аккумулирует электроэнергию, используя тонкопленочные фотоэлектрические технологии, а также ряд дополнительных технологий для понижения выбросов, бесшумной работы и выносливости. Для первоначального толчка использует турбовентиляторный двигатель Williams International FJ33. Хотелось бы, чтобы он стал надежным летательным аппаратом дальнего действия, который к тому же содержал бы в себе различные возможности чистой энергии.
Хотя предназначены главным образом для использования в военных целях, не исключено, что в дальнейшем эта технология может быть включена и в гражданские приложения. Военные будут использовать это для пограничного патрулирования, поиска и спасения, оптической и термальной разведки, в авиадиспетчерской службе.
В будущем же могут быть использованы для обнаружения лесных пожаров, в качестве воздушных правоохранительных органов, инспекции трубопроводов и линий электропередач, для управления движением и аэрофотосъемки.
ИГРАЕМ, СМОТРИМ, НАСЛАЖДАЕМСЯ. Специально к Играм на Тайване был построен первый в Азии стадион, полностью обеспечивающий себя энергией с помощью солнечных панелей, установленных на его крыше.
С высоты птичьего полёта стадион напоминает лежащего дракона, каждая чешуйка на коже которого - не что иное, как солнечная панель. На площади в 14155 кв.м. расположено 8844 панелей, которые вырабатывают около 1,14 МВт/ч электроэнергии в год. Такого количества энергии вполне достаточно для обеспечения работы 3300 прожекторов и 2 огромных телевизионных табло стадиона. В перерывах между соревнованиями энергии, вырабатываемой стадионом, хватит для обеспечения электричеством многих объектов, расположенных поблизости. Тестовые испытания стадиона уже проводились. Для приведения всех энергопотребляющих объектов стадиона в рабочее состояние достаточно всего 6-ти минут.
Абстрактная идея воплотилась в жизнь благодаря стараниям японского архитектора Тойо Ито. Стоимость проекта составила около 150 миллионов долларов. Стадион, расположенный в городе Каосюнг, способен принять около 55000 зрителей. В мире есть ещё несколько подобных сооружений. В частности, стадион Stade de Suisse, расположенный в Берне, вмещает около 32000 зрителей. Ежегодно он вырабатывает 700000 кВт/ч электроэнергии. Ещё одно подобное сооружение находится в Китае - это Пекинский национальный стадион, на крыше которого установлено 1124 солнечные панели. Но на сегодняшний день стадион в Каосюнге является самым крупным в мире, работающим полностью на солнечной энергии. Использование альтернативных источников энергии позволит сократить выбросы двуокиси углерода в атмосферу на 660 тонн в год.
Но и это ещё не всё. Разработчики стадиона приложили максимум усилий для того, чтобы исключить негативное влияние стадиона на окружающую среду. Стадион построен из материалов, которые впоследствии могут быть подвержены 100 % переработке, причём абсолютно всё сырьё - местного производства. Более 7 из 19 гектаров свободного пространства вокруг стадиона занято спортивными площадками, зелёными парками с велосипедными дорожками. Рядом со стадионом располагается экологически чистый пруд. Все промышленные объекты, которые находились возле стадиона, были перемещены в другие места.
Всем хорошо известно, как нелегко построить новый современный спорткомплекс с нуля - нужны и миллионы долларов, и тысячи работников, и огромные объёмы энергии. Просто удивительно, что данное уникальное экологичное сооружение было построено всего за 2 года. Как оказалось, ничего сверхъестественного в этом нет - просто не стоит ограничивать воображение.
После Всемирных Игр стадион будет использоваться для игр сборной Тайваня по футболу, а также для соревнований по регби и другим видам спорта.
ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА В МИНИФОРМАТЕ. Ученые-исследователи разрабатывают способы массового производства крошечных роботов размерами с муху, которые работают, как рой насекомых для сбора различных данных и оказания помощи в наблюдении, микропроизводстве, медицине и во многих других областях. Микроботы имеют размеры всего 4 квадратных миллиметра, но в них заключено оборудование, необходимое для перемещения, связи и сбора данных. Отличительной чертой этих устройств является то, что для своей работы они используют энергию солнца.
Эти мини-роботы можно назвать революционными, поскольку они содержат все, что необходимо для сбора данных и их передачи, на одной единственной плате. Ранее существовавшие однокристальные роботы имели довольно значительные проблемы в проектировании и производстве из-за использования припоя в качестве адгезива (связующего материала). А в новых микроботах для крепления компонентов на двухстороннюю гибкую печатную плату используется токопроводящий адгезив, при этом применяется технология поверхностного монтажа. Эта плата трижды сложена и обернута вокруг ASIC (специализированной интегральной схемы).
Солнечная панель, установленная на верхней поверхности микробота, вырабатывает энергию для него, а напряжения в 3,6 В достаточно для «ходьбы» робота. Передвигается робот посредством трех вибрирующих ножек, а четвертая вибрирующая ножка, расположенная горизонтально, служит в качестве сенсорной панели. Конечно, использование одного микробота ничего не даст, однако с помощью большой группы этих мини-устройств можно основать целую «разведывательную службу» для получения более детальных сведений. Компьютеры на основе полученных данных от всех этих «роящихся» устройств могут создавать более реалистичное и комплексное изображение.
Разработка микроботов основана на концепции I-SWARM (интеллектуальные малые автономные роботы для микро-манипуляции), которая была вдохновлена поведением насекомых.
Исследователи из Швеции, Испании, Германии, Италии, Швейцарии напряженно работают над этой новой технологией в рамках ограниченного бюджета. Однако, как показали недавние попытки изготовить микроботы на солнечных батарейках, для рационального ввода в массовое производство необходимо дополнительное финансирование.
4. ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
Ученые и инженеры активно осваивают энергию приливов и отливов на Земле. Первые приливные мельницы были построены в Бретани (XI век) и на русском Беломорье (XIII век). Первую в мире приливную электростанцию (ПЕС) возвели во Франции в 1966 году. А в 1968 году - в России мощностью 600 киловатт, которая оборудована уникальными турбинами, работающими при приливе и отливе.
Построены ПЕС в Канаде, КНР, США… Оригинальная приливная электростанция действует в Португалии; она составлена из продолговатых буйков, в которые помещены электрогенераторы. Волны постоянно меняют относительное расположение буйков, благодаря чему генераторы приводятся в действие. Суммарная мощность ее - 2.25 мегаватт.
В перспективе строительство еще 25 станций такого типа, что позволит уменьшить объем выбросов углекислого газа за счет частичного закрытия ТЭЦ на 60 тысяч тонн в год. По экономическим показателям ПЭС сопоставимы с ГЭС, но в 2.5-3.5 раз экономичнее солнечных и на 10% превосходят АЭС.
Огромным источником альтернативной энергии для Украины могут служить газогидраты, находящиеся в кристаллическом состоянии на шельфе Черного моря. Толщина пластов достигает нескольких сотен метров. Газогидраты состоят, в основном, из метана и сероводорода, при подъеме на поверхность они быстро испаряются. Добыча их не составляет большого труда, но в Украине, к сожалению , такие работы не ведут…
5. БИОТОПЛИВО
Сегодня самое распространенное биотопливо, этанол, делается из растений, содержащих сахар или крахмал.
Биотопливо производится из биомассы, обычно растительной, жидкое биотопливо может использоваться для транспорта.
Две основных формы биотоплива сегодня - этанол и метиловый сложный эфир жирных кислот (FAME), которые в основном зависят от урожая таких культур, как пшеница или сахарный тростник.
Исследования в сфере биотоплива подразумевают поиск альтернативных источников. Водоросли могут стать стабильным источником растительного масла, которое можно использовать для производства биодизеля. Сейчас об этом еще рано говорить, но перспектива может быть многообещающей, так как водоросли быстро растут и могут выращиваться в прудах с морской водой, что минимизирует использование плодородных земель и пресной воды.
Промышленность США выпустила первую серийную партию генераторов по производству биогаза. А в Шри-Ланке уже внедрили в производство такой генератор.
В ФРГ работает свыше 3 тысяч биогазовых генераторов. В 2005 году в ЕС произвели 3.4 млн. тонн биотоплива, в 2006 году - вдвое больше, из которых почти 40% его получают в ФРГ, причем за три последних года количество предприятий по производству биогаза увеличилось с 200 до 20 тысяч. К концу 2010 года доля биодизеля в общем топливном балансе стран ЕС достигнет 5.75%. Венгрия производит 250 - 300 тысяч тонн биотоплива из кукурузы.
ВОДОРОД. Многие считают водород «топливом будущего», однако до этого еще далеко. Это переносчик энергии, такой же, как и электричество, и его нужно производить из другого вещества. Традиционно водород производится при реакции метана с паром, на выходе получается водород и углерод. Также возможно получать его из воды методом электролиза.
Водород можно хранить и трансформировать в энергию через водородные топливные ячейки, используемые сейчас в автомобилях. В топливной водородной ячейке химическая реакция - обычно между водородом и кислородом - создает электричество для двигателя, выхлопом которого является только водяной пар.
6. ИНВЕСТИЦИИ
Согласно отчёту ООН, в 2008 году во всём мире было инвестировано $140 млрд. в проекты, связанные с альтернативной энергетикой, тогда как в производство угля и нефти было инвестировано $110 млрд.
Во всём мире в 2008 году инвестировали $51,8 млрд. в ветроэнергетику, $33,5 млрд. в солнечную энергетику и $16,9 млрд. в биотопливо. Страны Европы в 2008 году инвестировали в альтернативную энергетику $50 млрд., страны Америки -- $30 млрд., Китай -- $15,6 млрд., Индия -- $4,1 млрд.
7. ПЕРСПЕКТИВЫ
На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 1 % мировой выработки электроэнергии. Речь идет, прежде всего, о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.
Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах -- Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае.
Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.
В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае.
В качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый спирт.
Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и грядущим топливным дефицитом в традиционной энергетике.
По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП.
8. РАСПРОСТРАНЕНИЕ
В мае 2009 года 13 % электроэнергии в США были произведены из возобновляемых источников энергии. 9,4 % электроэнергии было выработано на гидроэлектростанциях, около 1,8 % были получены из энергии ветра, 1,3 % из биомассы, 0,4 % из геотермальных источников и 0,3 % от энергии солнца.
В Австралии в 2009 году 8 % электроэнергии вырабатывается из возобновляемых источников.
Подобные документы
Ветроэнергетика, солнечная энергетика и гелиоэнергетика как альтернативные источники энергии. Нефть, уголь и газ как основные источники энергии. Жизненный цикл биотоплива, его влияние на состояние природной среды. Альтернативная история острова Самсо.
презентация [158,1 K], добавлен 15.09.2013Существующие источники энергии. Мировые запасы энергоресурсов. Проблемы поиска и внедрения нескончаемых или возобновляемых источников энергии. Альтернативная энергетика. Энергия ветра, недостатки и преимущества. Принцип действия и виды ветрогенераторов.
курсовая работа [135,3 K], добавлен 07.03.2016Виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии, технологии их освоения. Возобновляемые источники энергии в России до 2010 г. Роль нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в реформировании электроэнергетического комплекса Свердловской обл.
реферат [3,1 M], добавлен 27.02.2010Проблемы энергетики. Атомная энергетика. Нефть и уголь. Проблемы развития. Альтернативные источники энергии. Основные причины перехода к АИЭ. Энергия солнца. Ветер. Водород. Управляемый термоядерный синтез. Гидроэнергия. Геотермальная.
курсовая работа [39,3 K], добавлен 09.09.2007Увеличение мирового производства энергии. Энергетика как фундаментальная отрасль экономики. Сохранение роли ископаемых топлив. Повышение эффективности использования энергии. Тенденция децентрализации и малая энергетика. Альтернативные источники энергии.
доклад [14,8 K], добавлен 03.11.2010Ветроэнергетика: история развития, ветер как источник энергии. Принципы преобразования энергии и работы ветродвигателя. Энергия Мирового океана: альтернативная океаническая энергетика, тепловая энергия океана-идеи Д'Арсонваля и работы Клода.
дипломная работа [313,6 K], добавлен 02.11.2007Основные способы получения энергии, их сравнительная характеристика и значение в современной экономике: тепловые, атомные и гидроэлекростанции. Нетрадиционные источники энергии: ветровая, геотермальная, океаническая, энергия приливов и отливов, Солнца.
курсовая работа [57,0 K], добавлен 29.11.2014Количественная характеристика и особенности топливно-энергетических ресурсов, их классификация. Мировые запасы, современное состояние, размещение и потребление энергетических ресурсов в мире и в России. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.
презентация [22,1 M], добавлен 31.01.2015Классификация альтернативных источников энергии. Возможности использования альтернативных источников энергии в России. Энергия ветра (ветровая энергетика). Малая гидроэнергетика, солнечная энергия. Использование энергии биомассы в энергетических целях.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.07.2012Характеристика возобновляемых источников энергии: основные аспекты использования; преимущества и недостатки в сравнении с традиционными; перспективы использования в России. Способы получения электричества и тепла из энергии солнца, ветра, земли, биомассы.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.07.2012