ولحل مشكلة محدودية الوقود الأحفوري، يعمل الباحثون في جميع أنحاء العالم على إنشاء مصادر بديلة للطاقة وتسويقها تجاريًا. ونحن لا نتحدث فقط عن توربينات الرياح والألواح الشمسية المعروفة. ويمكن استبدال الغاز والنفط بالطاقة المستخرجة من الطحالب والبراكين وخطوات الإنسان. اختارت شركة Recycle عشرة من مصادر الطاقة الأكثر إثارة للاهتمام والصديقة للبيئة في المستقبل.
يمر آلاف الأشخاص عبر البوابات الدوارة عند مدخل محطات السكك الحديدية كل يوم. في وقت واحد، توصلت العديد من مراكز الأبحاث حول العالم إلى فكرة استخدام تدفق الأشخاص كمولد طاقة مبتكر. قررت الشركة اليابانية East Japan Railway Company تجهيز كل باب دوار في محطات السكك الحديدية بالمولدات الكهربائية. يتم تنفيذ عملية التركيب في محطة قطار في منطقة شيبويا بطوكيو: يتم تركيب عناصر كهرضغطية في الأرضية أسفل البوابات الدوارة، والتي تولد الكهرباء من الضغط والاهتزاز الذي تتلقاه عندما يدوس عليها الناس.
وهناك تكنولوجيا أخرى تسمى "البوابة الدوارة للطاقة" قيد الاستخدام بالفعل في الصين وهولندا. في هذه البلدان، قرر المهندسون استخدام ليس تأثير الضغط على العناصر الكهرضغطية، ولكن تأثير دفع مقابض الباب الدوار أو أبواب الباب الدوار. تتضمن فكرة شركة Boon Edam الهولندية استبدال الأبواب القياسية عند مداخل مراكز التسوق (التي تعمل عادة باستخدام نظام الخلايا الكهروضوئية وتبدأ بتدوير نفسها) بأبواب يجب على الزائر دفعها وبالتالي توليد الكهرباء.
ظهرت أبواب المولدات هذه بالفعل في المركز الهولندي Natuurcafe La Port. وتنتج كل واحدة منها حوالي 4600 كيلووات/ساعة من الطاقة سنويًا، وهو ما قد يبدو للوهلة الأولى غير مهم، ولكنه بمثابة مثال جيد لتقنية بديلة لتوليد الكهرباء.
بدأ اعتبار الطحالب مصدرًا بديلاً للطاقة مؤخرًا نسبيًا، لكن التكنولوجيا، وفقًا للخبراء، واعدة جدًا. ويكفي أن نقول أنه من هكتار واحد من مساحة سطح الماء التي تشغلها الطحالب، يمكن الحصول على 150 ألف متر مكعب من الغاز الحيوي سنويا. وهذا يعادل تقريباً حجم الغاز الذي ينتجه بئر صغير، ويكفي لحياة قرية صغيرة.
من السهل الحفاظ على الطحالب الخضراء، وتنمو بسرعة، وتأتي في العديد من الأنواع التي تستخدم طاقة ضوء الشمس للقيام بعملية التمثيل الضوئي. يمكن تحويل كل الكتلة الحيوية، سواء كانت سكريات أو دهون، إلى وقود حيوي، والأكثر شيوعًا هو الإيثانول الحيوي والديزل الحيوي. تعتبر الطحالب وقوداً بيئياً مثالياً لأنها تنمو في بيئة مائية ولا تحتاج إلى موارد من الأرض، كما أنها ذات إنتاجية عالية ولا تسبب أضراراً للبيئة.
ويقدر الاقتصاديون أنه بحلول عام 2018، يمكن أن يصل حجم المبيعات العالمية من معالجة الكتلة الحيوية للطحالب البحرية الدقيقة إلى حوالي 100 مليار دولار. هناك بالفعل مشاريع مكتملة تستخدم وقود "الطحالب" - على سبيل المثال، مبنى مكون من 15 شقة في هامبورغ، ألمانيا. وتغطي واجهات المنزل 129 حوضًا للطحالب، والتي تعمل كمصدر وحيد للطاقة للتدفئة وتكييف الهواء في المبنى، والذي يطلق عليه اسم Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.
بدأ تطبيق مفهوم توليد الكهرباء باستخدام ما يسمى "مطبات السرعة" أولاً في المملكة المتحدة، ثم في البحرين، وقريباً ستصل التكنولوجيا إلى روسيا.بدأ كل شيء عندما ابتكر المخترع البريطاني بيتر هيوز منحدر الطريق الكهربائي الحركي الطرق السريعة. يتكون المنحدر من لوحين معدنيين يرتفعان قليلاً فوق الطريق. يوجد أسفل اللوحات مولد كهربائي يولد تيارًا كلما مرت السيارة على المنحدر.
اعتمادًا على وزن السيارة، يمكن للمنحدر أن يولد ما بين 5 إلى 50 كيلووات خلال فترة مرور السيارة بالمنحدر. تعمل هذه المنحدرات كبطاريات ويمكنها إمداد إشارات المرور وإضاءتها بالكهرباء إشارات الطريق. وفي المملكة المتحدة، تعمل هذه التكنولوجيا بالفعل في العديد من المدن. بدأت الطريقة تنتشر إلى بلدان أخرى - على سبيل المثال، إلى البحرين الصغيرة.
والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أنه يمكن رؤية شيء مماثل في روسيا. اقترح ألبرت براند، وهو طالب من تيومين، نفس الحل لإضاءة الشوارع في منتدى VUZPromExpo. ووفقا لحسابات المطور، فإن ما بين 1000 إلى 1500 سيارة تمر على مطبات السرعة في مدينته يوميا. مقابل "اصطدام" سيارة واحدة فوق "مطب سرعة" مزود بمولد كهربائي، سيتم توليد حوالي 20 واط من الكهرباء، وهو ما لن يضر بالبيئة.
تم تطوير كرة Soccet بواسطة مجموعة من خريجي جامعة هارفارد الذين أسسوا شركة Uncharted Play، ويمكنها توليد ما يكفي من الكهرباء لتشغيل مصباح LED لعدة ساعات خلال نصف ساعة من لعب كرة القدم. يُطلق على Soccet اسم البديل الصديق للبيئة لمصادر الطاقة غير الآمنة، والتي غالبًا ما يستخدمها سكان البلدان المتخلفة.
المبدأ الكامن وراء تخزين الطاقة في كرة السوكيت بسيط للغاية: يتم نقل الطاقة الحركية الناتجة عن ضرب الكرة إلى آلية صغيرة تشبه البندول والتي تقوم بتشغيل المولد. يقوم المولد بإنتاج الكهرباء، والتي يتم تخزينها في البطارية. يمكن استخدام الطاقة المخزنة لتشغيل أي جهاز كهربائي صغير - على سبيل المثال. مصباح الطاولةمع الصمام.
يتمتع المقبس بقدرة إنتاجية تبلغ ستة واط. لقد حازت الكرة المولدة للطاقة بالفعل على اعتراف المجتمع العالمي: فقد حصلت على العديد من الجوائز، وأشادت بها مبادرة كلينتون العالمية، وحصلت أيضًا على جوائز في مؤتمر TED الشهير.
أحد التطورات الرئيسية في تطوير الطاقة البركانية ينتمي إلى باحثين أمريكيين من الشركتين المبادرتين AltaRock Energy و Davenport Newberry Holdings. كان "موضوع الاختبار" عبارة عن بركان خامد في ولاية أوريغون. يتم ضخ المياه المالحة إلى عمق الصخوروالتي تكون درجة حرارتها مرتفعة جدًا بسبب اضمحلال العناصر المشعة الموجودة في قشرة الكوكب والغطاء الأكثر سخونة للأرض. عند تسخينه، يتحول الماء إلى بخار، والذي يتم تغذيته في التوربينات التي تنتج الكهرباء.
في الوقت الحالي، لا يوجد سوى محطتين صغيرتين لتوليد الطاقة من هذا النوع - في فرنسا وألمانيا. إذا نجحت التكنولوجيا الأميركية، فوفقاً لهيئة المسح الجيولوجي الأميركية، فإن الطاقة الحرارية الأرضية لديها القدرة على توفير 50% من الكهرباء التي تحتاجها البلاد (واليوم تبلغ مساهمتها 0.3%) فقط.
تم اقتراح طريقة أخرى لاستخدام البراكين لتوليد الطاقة في عام 2009 من قبل باحثين أيسلنديين. وبالقرب من الأعماق البركانية، اكتشفوا خزانًا تحت الأرض من الماء ذو درجة حرارة مرتفعة بشكل غير طبيعي. يقع الماء شديد السخونة في مكان ما على الحدود بين السائل والغاز، ولا يوجد إلا عند درجات حرارة وضغوط معينة.
يمكن للعلماء إنشاء شيء مماثل في المختبر، لكن اتضح أن هذه المياه موجودة أيضا في الطبيعة - في أحشاء الأرض. يُعتقد أنه يمكن استخلاص طاقة من الماء عند "درجة حرارة حرجة" أكثر بعشر مرات من الطاقة التي يمكن استخلاصها من الماء المغلي بالطريقة الكلاسيكية.
إن مبدأ المولدات الكهربائية الحرارية التي تعمل على اختلافات درجات الحرارة معروف منذ زمن طويل. ولكن منذ بضع سنوات فقط، بدأت التكنولوجيا في تمكين استخدام حرارة جسم الإنسان كمصدر للطاقة. قام فريق من الباحثين من المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST) بتطوير مولد مدمج في لوحة زجاجية مرنة.
ت ستسمح هذه الأداة بإعادة شحن أساور اللياقة البدنية من دفء يد الإنسان - على سبيل المثال، أثناء الجري، عندما يصبح الجسم ساخنًا جدًا ويتناقض مع درجة الحرارة المحيطة. ويمكن للمولد الكوري، الذي تبلغ أبعاده 10 × 10 سنتيمترات، أن ينتج حوالي 40 ملي واط من الطاقة عند درجة حرارة الجلد 31 درجة مئوية.
تم اتخاذ تقنية مماثلة كأساس من قبل الشابة آن ماكوسينسكي، التي اخترعت مصباحًا يدويًا يشحن من اختلاف درجة الحرارة بين الهواء وجسم الإنسان. يتم تفسير التأثير من خلال استخدام أربعة عناصر بلتيير: ميزتها هي القدرة على توليد الكهرباء عند تسخينها من جهة وتبريدها من جهة أخرى.
ونتيجة لذلك، ينتج مصباح Ann ضوءًا ساطعًا تمامًا، ولكنه لا يتطلب بطاريات قابلة لإعادة الشحن. ولكي يعمل هذا الجهاز، لا يتطلب الأمر سوى اختلاف في درجة الحرارة قدره خمس درجات فقط بين درجة تسخين كف الشخص ودرجة حرارة الغرفة.
أي نقطة في أحد الشوارع المزدحمة تمثل ما يصل إلى 50000 خطوة في اليوم. تم تنفيذ فكرة استخدام حركة السير لتحويل الخطوات إلى طاقة بشكل مفيد في منتج طوره لورانس كيمبال كوك، مدير شركة Pavegen Systems Ltd في المملكة المتحدة. ابتكر مهندس ألواح رصف تولد الكهرباء من الطاقة الحركية للمشاة.
الجهاز الموجود في البلاط المبتكر مصنوع من مادة مرنة مقاومة للماء تنحني بحوالي خمسة ملليمترات عند الضغط عليها. وهذا بدوره يولد الطاقة، والتي تحولها الآلية إلى كهرباء. يتم تخزين الواط المتراكم في بطارية ليثيوم بوليمر أو يتم استخدامه مباشرة لإضاءة محطات الحافلات وواجهات المتاجر واللافتات.
يعتبر بلاط Pavegen نفسه صديقًا للبيئة تمامًا: حيث يتكون جسمه من درجة خاصة من الفولاذ المقاوم للصدأ والبوليمر المعاد تدويره بمحتوى منخفض الكربون. السطح العلوي مصنوع من الإطارات المستعملة، مما يجعل البلاط متينًا ومقاومًا للغاية للتآكل.
خلال دورة الألعاب الأولمبية الصيفية لعام 2012 في لندن، تم تركيب البلاط في العديد من الشوارع السياحية. وفي أسبوعين تمكنوا من الحصول على 20 مليون جول من الطاقة. وكان هذا أكثر من كافٍ لتشغيل إنارة الشوارع في العاصمة البريطانية.
لإعادة شحن المشغل أو الهاتف أو الجهاز اللوحي، لا تحتاج إلى أن يكون لديك منفذ طاقة في متناول اليد. في بعض الأحيان، كل ما عليك فعله هو تدوير الدواسات. وهكذا، أصدرت الشركة الأمريكية Cycle Atom جهازًا يسمح لك بشحن بطارية خارجية أثناء ركوب الدراجة ومن ثم إعادة شحن الأجهزة المحمولة.
المنتج، المسمى Siva Cycle Atom، هو مولد دراجات خفيف الوزن مزود ببطارية ليثيوم مصممة لتشغيل أي جهاز محمول تقريبًا به منفذ USB. يمكن تركيب هذا المولد الصغير على معظم إطارات الدراجات العادية في غضون دقائق. يمكن إزالة البطارية نفسها بسهولة لشحن الأجهزة لاحقًا. يمارس المستخدم الرياضة والدواسات - وبعد بضع ساعات يتم شحن هاتفه الذكي بالفعل بما يصل إلى 100 سنت.
كما قدمت نوكيا بدورها لعامة الناس أداة متصلة بالدراجة وتسمح لك بتحويل استخدام الدواسات إلى وسيلة لتوليد طاقة صديقة للبيئة. تشتمل مجموعة شاحن دراجات Nokia على دينامو، وهو مولد كهربائي صغير يستخدم الطاقة الناتجة عن دوران عجلات الدراجة لشحن الهاتف من خلال مقبس قياسي مقاس 2 مم موجود في معظم هواتف Nokia.
تقوم أي مدينة كبيرة بتصريف كميات هائلة من مياه الصرف الصحي يوميًا في المسطحات المائية المفتوحة، مما يؤدي إلى تلويث النظام البيئي. يبدو أن المياه المسمومة بمياه الصرف الصحي لم تعد مفيدة لأي شخص، لكن الأمر ليس كذلك - فقد اكتشف العلماء طريقة لإنشاء خلايا الوقود بناءً عليها.
وكان أحد رواد الفكرة هو الأستاذ في جامعة ولاية بنسلفانيا بروس لوغان. المفهوم العام يصعب جدًا على غير المتخصص فهمه وهو مبني على ركيزتين - استخدام خلايا الوقود البكتيرية وتركيب ما يسمى بالديلزة الكهربائية العكسية. تقوم البكتيريا بأكسدة المواد العضوية الموجودة في مياه الصرف الصحي وتنتجها هذه العمليةالإلكترونات، مما يخلق تيارًا كهربائيًا.
يمكن استخدام أي نوع من النفايات العضوية تقريبًا لتوليد الكهرباء - ليس فقط مياه الصرف الصحي، ولكن أيضًا النفايات الحيوانية، بالإضافة إلى المنتجات الثانوية من صناعات النبيذ والجعة والألبان. أما بالنسبة للديلزة الكهربائية العكسية، تعمل هنا مولدات كهربائية مقسمة إلى خلايا بواسطة أغشية وتستخرج الطاقة من اختلاف ملوحة تيارين سائلين مختلطين.
قامت شركة سوني اليابانية لصناعة الإلكترونيات بتطوير وعرض في معرض طوكيو للمنتجات الخضراء مولدًا حيويًا قادرًا على توليد الكهرباء من الورق المفروم جيدًا. جوهر العملية هو كما يلي: لعزل السليلوز (هذه سلسلة طويلة من سكر الجلوكوز الموجود في النباتات الخضراء)، هناك حاجة إلى الورق المقوى المموج.
يتم كسر السلسلة بمساعدة الإنزيمات، ويتم معالجة الجلوكوز الناتج بواسطة مجموعة أخرى من الإنزيمات، والتي يتم من خلالها إطلاق أيونات الهيدروجين والإلكترونات الحرة. يتم إرسال الإلكترونات عبر دائرة خارجية لتوليد الكهرباء. من المفترض أن مثل هذا التثبيت عند معالجة ورقة واحدة بقياس 210 × 297 ملم يمكن أن يولد حوالي 18 واط في الساعة (نفس كمية الطاقة التي تنتجها 6 بطاريات AA تقريبًا).
هذه الطريقة صديقة للبيئة: من المزايا المهمة لمثل هذه "البطارية" عدم وجود المعادن والمركبات الكيميائية الضارة. على الرغم من أن التكنولوجيا في الوقت الحالي لا تزال بعيدة عن التسويق التجاري: فالكهرباء المولدة صغيرة جدًا - فهي تكفي فقط لتشغيل الأجهزة المحمولة الصغيرة.
طاقة بديلة- مجموعة من الطرق الواعدة لإنتاج الطاقة، والتي ليست منتشرة على نطاق واسع مثل الطرق التقليدية، ولكنها ذات أهمية بسبب ربحية استخدامها مع انخفاض مخاطر التسبب في ضرر للبيئة.
مصدر الطاقة البديلة- طريقة أو جهاز أو هيكل يتيح الحصول على الطاقة الكهربائية (أو أي نوع آخر من الطاقة المطلوبة) ويحل محل مصادر الطاقة التقليدية التي تعمل على النفط والغاز الطبيعي المستخرج والفحم.
أنواع الطاقة البديلة:الطاقة الشمسية، طاقة الرياح، طاقة الكتلة الحيوية، طاقة الأمواج، طاقة درجة حرارة التدرج، تأثير ذاكرة الشكل، طاقة المد والجزر، الطاقة الحرارية الأرضية.
طاقة شمسية- تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء باستخدام الطرق الكهروضوئية والديناميكية الحرارية. بالنسبة للطريقة الكهروضوئية، يتم استخدام المحولات الكهروضوئية (PECs) لتحويل طاقة الكمات الضوئية (الفوتونات) مباشرة إلى كهرباء.
تحتوي المنشآت الديناميكية الحرارية، التي تحول طاقة الشمس أولاً إلى حرارة، ثم إلى طاقة ميكانيكية ثم إلى طاقة كهربائية، على "غلاية شمسية" وتوربين ومولد. لكن اشعاع شمسي، السقوط على الأرض، له عدد من السمات المميزة: كثافة تدفق الطاقة المنخفضة، الدورية اليومية والموسمية، الاعتماد على الظروف الجوية. ولذلك، فإن التغيرات في الظروف الحرارية يمكن أن تؤدي إلى قيود خطيرة على تشغيل النظام. يجب أن يحتوي هذا النظام على جهاز تخزين للتخلص من التقلبات العشوائية في ظروف التشغيل أو ضمانه التغيير الضروريإنتاج الطاقة مع مرور الوقت. عند تصميم محطات الطاقة الشمسية، من الضروري تقييم عوامل الأرصاد الجوية بشكل صحيح.
الطاقة الحرارية الأرضية- طريقة لتوليد الكهرباء عن طريق تحويل الحرارة الداخلية للأرض (طاقة مصادر الماء الساخن والبخار) إلى طاقة كهربائية.
تعتمد هذه الطريقة في توليد الكهرباء على أن درجة حرارة الصخور تزداد مع العمق، وعلى مستوى 2-3 كم من سطح الأرض تتجاوز 100 درجة مئوية. هناك عدة مخططات لتوليد الكهرباء من محطة الطاقة الحرارية الأرضية.
المخطط المباشر: يتم توجيه البخار الطبيعي عبر الأنابيب إلى التوربينات المتصلة بالمولدات الكهربائية. المخطط غير المباشر: يتم أولاً تنقية البخار (قبل دخوله إلى التوربينات) من الغازات التي تسبب تدمير الأنابيب. المخطط المختلط: يدخل البخار غير المعالج إلى التوربينات، ومن ثم تتم إزالة الغازات التي لم تذوب فيه من الماء المتكون نتيجة التكثيف.
يتم تحديد تكلفة "الوقود" لمحطة توليد الكهرباء هذه من خلال تكاليف الآبار الإنتاجية ونظام تجميع البخار وهي منخفضة نسبيًا. تكلفة محطة توليد الكهرباء نفسها منخفضة، لأنها لا تحتوي على صندوق نار أو مصنع غلايات أو مدخنة.
تشمل عيوب التركيبات الكهربائية الحرارية الأرضية إمكانية هبوط التربة المحلية وإيقاظ النشاط الزلزالي. والغازات الخارجة من الأرض قد تحتوي على مواد سامة. وبالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة إلى بعض الظروف الجيولوجية لبناء محطة للطاقة الحرارية الأرضية.
قوة الرياحهو فرع من فروع الطاقة متخصص في استخدام طاقة الرياح (الطاقة الحركية للكتل الهوائية في الغلاف الجوي).
محطة طاقة الرياح هي منشأة تعمل على تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربائية. وتتكون من توربينات الرياح ومولد التيار الكهربائي وجهاز أوتوماتيكي للتحكم في تشغيل توربينات الرياح والمولدات وهياكل تركيبها وصيانتها.
تستخدم لتوليد طاقة الرياح تصاميم مختلفة: "الإقحوانات" متعددة الفصوص؛ المراوح مثل مراوح الطائرات؛ الدوارات العمودية، الخ.
إن إنتاج محطات طاقة الرياح رخيص للغاية، لكن قوتها منخفضة وتشغيلها يعتمد على الطقس. بالإضافة إلى ذلك، فهي صاخبة للغاية، لذلك يجب إيقاف تشغيل محطات طاقة الرياح الكبيرة في الليل. بالإضافة إلى ذلك، تتداخل محطات طاقة الرياح مع الحركة الجوية وحتى موجات الراديو. يؤدي استخدام محطات طاقة الرياح إلى إضعاف محلي لقوة تدفقات الهواء، مما يتعارض مع تهوية المناطق الصناعية بل ويؤثر على المناخ. وأخيرا، فإن استخدام محطات طاقة الرياح يتطلب مساحات ضخمة، أكبر بكثير من الأنواع الأخرى من المولدات الكهربائية.
طاقة الأمواج- طريقة الحصول طاقة كهربائيةعن طريق تحويل الطاقة الكامنة للموجات إلى طاقة حركية للنبضات وتشكيل النبضات إلى قوة أحادية الاتجاه تعمل على تدوير عمود المولد الكهربائي.
بالمقارنة مع طاقة الرياح والطاقة الشمسية، تتمتع طاقة الأمواج بكثافة طاقة أعلى بكثير. وبالتالي، فإن متوسط قوة الأمواج في البحار والمحيطات، كقاعدة عامة، يتجاوز 15 كيلو واط / م. مع ارتفاع الموج 2 متر، تصل الطاقة إلى 80 كيلووات/م. أي أنه عند تطوير سطح المحيطات، لا يمكن أن يكون هناك نقص في الطاقة. يمكن تحويل جزء فقط من طاقة الأمواج إلى طاقة ميكانيكية وكهربائية، ولكن معامل التحويل للمياه أعلى منه للهواء - يصل إلى 85 بالمائة.
تعتبر طاقة المد والجزر، مثل أنواع الطاقة البديلة الأخرى، مصدرًا للطاقة المتجددة.
يستخدم هذا النوع من محطات الطاقة طاقة المد والجزر لتوليد الكهرباء. لإنشاء محطة طاقة مد وجزر بسيطة (TPP)، تحتاج إلى حوض سباحة - خليج مسدود أو مصب نهر. يحتوي السد على مجاري وتوربينات هيدروليكية مثبتة تقوم بتدوير المولد.
عند ارتفاع المد، يتدفق الماء إلى حوض السباحة. عندما يتساوى منسوب المياه في حوض السباحة والبحر، يتم إغلاق أبواب المجاري. مع بداية المد، ينخفض منسوب المياه في البحر، وعندما يصبح الضغط كافياً، تبدأ التوربينات والمولدات الكهربائية المرتبطة به بالعمل، ويغادر الماء البركة تدريجياً.
ويعتبر من المجدي اقتصادياً بناء محطات توليد طاقة المد والجزر في المناطق التي يبلغ فيها تقلبات المد والجزر في مستوى سطح البحر 4 أمتار على الأقل، وتعتمد القدرة التصميمية لمحطة توليد طاقة المد والجزر على طبيعة المد والجزر في المنطقة التي تقام فيها المحطة، على حجم ومساحة حوض المد والجزر، وعلى عدد التوربينات المثبتة في جسم السد.
عيب محطات طاقة المد والجزر هو أنها مبنية فقط على شواطئ البحار والمحيطات، علاوة على ذلك، فهي لا تنتج الكثير من الطاقة، وتحدث المد والجزر مرتين فقط في اليوم. وحتى أنها ليست صديقة للبيئة. إنها تعطل التبادل الطبيعي للملح والمياه العذبة وبالتالي الظروف المعيشية للنباتات والحيوانات البحرية. كما أنها تؤثر على المناخ، لأنها تغير إمكانات الطاقة لمياه البحر وسرعتها ومساحة حركتها.
علم الطاقة درجة حرارة التدرج. تعتمد طريقة إنتاج الطاقة هذه على الاختلافات في درجات الحرارة. انها ليست على نطاق واسع جدا. بمساعدتها، يمكنك توليد كمية كبيرة إلى حد ما من الطاقة بتكلفة معتدلة لإنتاج الكهرباء.
تقع معظم محطات توليد الطاقة ذات درجات الحرارة المتدرجة على ساحل البحر وتستخدم مياه البحر للتشغيل. تمتص محيطات العالم ما يقرب من 70% من الطاقة الشمسية التي تسقط على الأرض. ويمثل الفرق في درجات الحرارة بين المياه الباردة على عمق عدة مئات من الأمتار والمياه الدافئة على سطح المحيط مصدرا هائلا للطاقة، يقدر بـ 20-40 ألف تيراواط، منها 4 تيراواط فقط يمكن استخدامها عمليا.
وفي الوقت نفسه، تساهم محطات التدفئة البحرية، المبنية على اختلاف درجات حرارة مياه البحر، في إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، وتسخين المياه العميقة وتقليل ضغطها، وتبريد المياه السطحية. وهذه العمليات لا يمكن إلا أن تؤثر على المناخ والنباتات والحيوانات في المنطقة.
طاقة الكتلة الحيوية. عندما تتعفن الكتلة الحيوية (السماد والكائنات الميتة والنباتات)، يتم إطلاق الغاز الحيوي الذي يحتوي على نسبة عالية من الميثان، والذي يستخدم للتدفئة وتوليد الكهرباء وما إلى ذلك.
هناك مؤسسات (الخنازير وحظائر الأبقار، وما إلى ذلك) تزود نفسها بالكهرباء والحرارة نظرًا لوجود العديد من "الأحواض" الكبيرة التي يتم فيها إلقاء كميات كبيرة من روث الحيوانات. في هذه الخزانات المغلقة، يتعفن السماد، ويستخدم الغاز المنطلق لتلبية احتياجات المزرعة.
ومن المزايا الأخرى لهذا النوع من الطاقة أنه نتيجة استخدام السماد الرطب لتوليد الطاقة تبقى بقايا جافة من السماد وهو سماد ممتاز للحقول.
ويمكن أيضًا استخدام الطحالب سريعة النمو وبعض أنواع النفايات العضوية (سيقان الذرة والقصب وغيرها) كوقود حيوي.
تأثير ذاكرة الشكل هو ظاهرة فيزيائية اكتشفها لأول مرة العلماء السوفييت كورديوموف وهوندروس في عام 1949.
يتم ملاحظة تأثير ذاكرة الشكل في السبائك الخاصة ويتكون من حقيقة أن الأجزاء المصنوعة منها، بعد التشوه، تستعيد شكلها الأولي عند تعرضها للحرارة. عند استعادة الشكل الأصلي، يمكن القيام بعمل يتجاوز بشكل كبير ما يتم إنفاقه على التشوه في الحالة الباردة. وهكذا، عندما يتم استعادة السبائك إلى شكلها الأصلي، فإنها تولد كمية كبيرة من الحرارة (الطاقة).
العيب الرئيسي لتأثير استعادة الشكل هو الكفاءة المنخفضة - 5-6 بالمائة فقط.
تم إعداد المادة بناءً على معلومات من مصادر مفتوحة
حتى تلاميذ المدارس يعرفون أن احتياطيات النفط والغاز والفحم ليست لا نهاية لها. أسعار الطاقة في ارتفاع مستمر، مما يجبر دافعي الضرائب على التنهد بشدة والتفكير في زيادة دخولهم. وعلى الرغم من الإنجازات الحضارية، إلا أن هناك أماكن كثيرة خارج المدن لا يتوفر فيها الغاز، وفي بعض الأماكن لا توجد حتى كهرباء. وفي حالة وجود مثل هذه الفرصة، فإن تكلفة تركيب النظام في بعض الأحيان لا تتوافق على الإطلاق مع مستوى دخل السكان. ليس من المستغرب أن تكون الطاقة البديلة التي تصنعها بنفسك اليوم موضع اهتمام كل من أصحاب المنازل الريفية الكبيرة والصغيرة، وكذلك سكان المدن.
العالم كله من حولنا مليء بالطاقة، والتي لا توجد فقط في أحشاء الأرض. بالعودة إلى المدرسة، تعلمنا في دروس الجغرافيا أنه من الممكن استخدام طاقة الرياح والشمس والمد والجزر والمياه المتساقطة ونواة الأرض وغيرها من حاملات الطاقة المماثلة بكفاءة عالية على نطاق بلدان وقارات بأكملها. ومع ذلك، يمكن استخدامه أيضًا لتدفئة منزل منفصل.
ومن بين خيارات المصادر الطبيعية لإمدادات الطاقة الخاصة، تجدر الإشارة إلى ما يلي:
إذا كان لديك أموال كافية، فيمكنك شراء نموذج جاهز لأحد هذه الأجهزة وطلب تثبيته. استجابة لرغبات المستهلكين، أتقن الصناعيون منذ فترة طويلة إنتاج الألواح الشمسية والمضخات الحرارية وما إلى ذلك. ومع ذلك، تظل تكلفتها مرتفعة باستمرار. من الممكن تمامًا صنع مثل هذه الأجهزة بنفسك، مما يوفر بعض المال، ولكن ينفق المزيد من الوقت والجهد.
الظاهرة الفيزيائية التي يعتمد عليها مبدأ تشغيل مصدر الطاقة هذا هي التأثير الكهروضوئي. ويطلق ضوء الشمس الذي يضرب سطحه إلكترونات، مما يخلق شحنة زائدة داخل اللوحة. إذا قمت بتوصيل البطارية بها، فنتيجة للبرق، سيظهر تيار في الدائرة بكمية الشحنات.
مبدأ تشغيل البطارية الشمسية هو التأثير الكهروضوئي.
التصاميم القادرة على التقاط وتحويل الطاقة الشمسية عديدة ومتنوعة وتتحسن باستمرار. بالنسبة للعديد من الحرفيين، أصبح تحسين هذه التصاميم المفيدة هواية ممتازة. على المعارض المواضيعيةيُظهر هؤلاء المتحمسون عن طيب خاطر العديد من الأفكار المفيدة.
لصنع الألواح الشمسية، تحتاج إلى شراء خلايا شمسية أحادية أو متعددة البلورات، ووضعها في إطار شفاف، يتم تثبيته بغلاف متين
يتم وضع البطاريات النهائية بالطبع على الجانب المشمس من السقف. في هذه الحالة، ينبغي أن يكون من الممكن ضبط إمالة اللوحة. على سبيل المثال، أثناء تساقط الثلوج، يجب وضع الألواح عموديًا تقريبًا، وإلا فقد تتداخل طبقة من الثلج مع تشغيل البطاريات أو حتى تلحق الضرر بها.
المجمع الشمسي البدائي عبارة عن صفيحة من المعدن الأسود موضوعة تحت طبقة رقيقة من السائل الشفاف. كما تعلم من دورة الفيزياء المدرسية، فإن الأجسام المظلمة تسخن أكثر من الأجسام الفاتحة. يتحرك هذا السائل بمساعدة المضخة، ويبرد اللوحة ويسخن نفسه. يمكن وضع دائرة السائل الساخن في خزان متصل بمصدر الماء البارد. عن طريق تسخين الماء في الخزان، يتم تبريد السائل من المجمع. ومن ثم يعود. وبالتالي، يتيح لك نظام الطاقة هذا الحصول على مصدر ثابت للمياه الساخنة، وفي فصل الشتاء أيضا مشعات ساخنة.
هناك ثلاثة أنواع من المجمعات، تختلف في التصميم
اليوم هناك 3 أنواع من هذه الأجهزة:
تتكون مجمعات الهواء من ألواح داكنة اللون
مجمعات الهواء عبارة عن ألواح سوداء مغطاة بالزجاج أو البلاستيك الشفاف. يدور الهواء بشكل طبيعي أو بقوة حول هذه الصفائح. يستخدم الهواء الدافئ لتدفئة الغرف في المنزل أو لتجفيف الملابس.
الميزة هي البساطة الشديدة للتصميم والتكلفة المنخفضة. العيب الوحيد هو استخدام دوران الهواء القسري. ولكن يمكنك الاستغناء عنها.
ميزة هذا المجمع هي البساطة والموثوقية
تبدو المجمعات الأنبوبية وكأنها عدة أنابيب زجاجية مصطفة في صف واحد، ومغطاة من الداخل بمادة ممتصة للضوء. وهي متصلة بمشعب مشترك ويدور السائل من خلالها. لدى هؤلاء المجمعين طريقتان لنقل الطاقة المستقبلة: مباشرة وغير مباشرة. الطريقة الأولى تستخدم في الشتاء. والثاني يستخدم على مدار السنة. هناك اختلاف في استخدام الأنابيب المفرغة: حيث يتم إدخال أحدهما في الآخر ويتم إنشاء فراغ بينهما.
وهذا يعزلهم عن البيئة ويحتفظ بالحرارة الناتجة بشكل أفضل. المزايا هي البساطة والموثوقية. تشمل العيوب التكلفة العالية للتركيب.
ولجعل المجمعات تعمل بشكل أكثر كفاءة، اقترح المهندسون استخدام المكثفات
المجمع ذو اللوحة المسطحة هو النوع الأكثر شيوعًا. كان هو الذي كان بمثابة مثال لشرح مبدأ تشغيل هذه الأجهزة. ميزة هذا التنوع هي بساطته وتكلفته المنخفضة مقارنة بالأنواع الأخرى. العيب هو فقدان الحرارة الكبير الذي لا تعاني منه الأنواع الفرعية الأخرى.
لتحسين أنظمة الطاقة الشمسية الحالية، اقترح المهندسون استخدام شيء مثل المرايا يسمى المكثفات. إنها تسمح لك برفع درجة حرارة الماء من المستوى القياسي 120 إلى 200 درجة مئوية. يسمى هذا النوع الفرعي من المجمعات جامعي التركيز. يعد هذا واحدًا من أغلى الخيارات، وهو بلا شك عيب.
التعليمات الكاملة لتصنيع وتركيب المجمع الشمسي في مقالتنا التالية:
إذا كانت الرياح قادرة على تحريك أسراب من السحب، فلماذا لا تستخدم طاقتها في أشياء أخرى مفيدة؟ البحث عن إجابة لهذا السؤال قاد المهندسين إلى إنشاء مولد الرياح. يتكون هذا الجهاز عادة من:
مبدأ تشغيل مولد الرياح بسيط للغاية. تقوم الشفرات، التي تدور بسبب الرياح القوية، بتدوير أعمدة ناقل الحركة (في اللغة الشائعة، علبة التروس). وهي متصلة بمولد. يقع ناقل الحركة والمولد في مهد أو بعبارة أخرى جندول. قد يكون لها آلية دوارة. يتم توصيل المولد للتحكم الآلي ومحول زيادة الجهد. بعد المحول، يتم إرسال الجهد، الذي زادت قيمته، إلى نظام إمدادات الطاقة العامة.
مولدات الرياح مناسبة للمناطق التي تهب فيها الرياح باستمرار
منذ أن تمت دراسة إنشاء مولدات الرياح لفترة طويلة، هناك مشاريع لمجموعة واسعة من التصاميم لهذه الأجهزة. تشغل النماذج ذات المحور الأفقي للدوران مساحة كبيرة جدًا، لكن مولدات الرياح ذات المحور الرأسي للدوران تكون أكثر إحكاما. بالطبع ل عمل فعاليتطلب الجهاز رياحًا قوية إلى حد ما.
مزايا:
عيوب:
يجب وضع مولد الرياح على أعلى مستوى ممكن لكي يكون تشغيله فعالا. النماذج التي لها محور دوران رأسي تكون أكثر إحكاما من تلك ذات الدوران الأفقي
دليل خطوة بخطوة لإنشاء مولد الرياح بيديك على موقعنا:
الطريقة الأكثر شهرة لاستخدام المياه لتوليد الكهرباء هي بالطبع الطاقة الكهرومائية. لكنه ليس الوحيد. وهناك أيضًا طاقة المد والجزر وطاقة التيارات. والآن بالترتيب.
محطة الطاقة الكهرومائية عبارة عن سد به عدة بوابات للتحكم في إطلاق المياه. ترتبط هذه البوابات بشفرات المولد التوربيني. يتدفق الماء تحت الضغط، ويدوره، وبالتالي توليد الكهرباء.
عيوب:
تم بناء محطات خاصة لاستخدام الطاقة المائية
تشبه هذه الطريقة لتوليد الطاقة مولد الرياح، مع الاختلاف الوحيد هو أن المولد ذو الشفرات الضخمة يتم وضعه عبر تيار بحري كبير. مثل تيار الخليج على سبيل المثال. لكن هذا مكلف للغاية وصعب من الناحية الفنية. ولذلك، تظل جميع المشاريع الكبرى على الورق في الوقت الراهن. إلا أن هناك مشاريع صغيرة ولكن مستمرة توضح قدرات هذا النوع من الطاقة.
هيكل محطة توليد الكهرباء الذي يحول هذا النوع من الطاقة إلى كهرباء هو سد ضخم يقع في خليج بحري. بها فتحات يخترق من خلالها الماء إلى الجانب الخلفي. وهي متصلة عبر خطوط الأنابيب بالمولدات الكهربائية.
تعمل محطة طاقة المد والجزر على النحو التالي: أثناء ارتفاع المد، يرتفع مستوى الماء ويخلق ضغطًا يمكنه تدوير عمود المولد. وفي نهاية المد تغلق المنافذ وأثناء الجزر الذي يحدث بعد 6 ساعات تفتح المنافذ وتتكرر العملية في الاتجاه المعاكس.
مزايا هذه الطريقة:
عيوب:
أثناء المعالجة اللاهوائية للنفايات العضوية، يتم إطلاق ما يسمى بالغاز الحيوي. والنتيجة هي خليط من الغازات المكونة من الميثان وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين. يتكون المولد الخاص بإنتاج الغاز الحيوي من:
في كثير من الأحيان، يتم تثبيت حاوية لمعالجة النفايات ليس على السطح، ولكن في سمك التربة. لمنع تسرب الغاز الناتج، يتم إغلاقه بالكامل. ويجب أن نتذكر أنه أثناء عملية إطلاق الغاز الحيوي، يزداد الضغط في الخزان باستمرار، لذلك يجب إخراج الغاز من الخزان بانتظام. بالإضافة إلى الغاز الحيوي، ينتج عن المعالجة سماد عضوي ممتاز مفيد لنمو النباتات.
يخضع الجهاز وقواعد التشغيل من هذا النوع لمتطلبات السلامة المتزايدة، حيث أن استنشاق الغاز الحيوي خطير ويمكن أن ينفجر. ومع ذلك، في عدد من البلدان في جميع أنحاء العالم، على سبيل المثال، في الصين، هذه الطريقة لتوليد الطاقة منتشرة على نطاق واسع.
قد يكون تركيب مماثل لإنتاج الغاز الحيوي مكلفًا
يمكن استخدام منتج إعادة تدوير النفايات هذا على النحو التالي:
وتتمثل نقاط القوة في هذا النوع من الوقود في قابلية التجدد وتوافر المواد الخام للمعالجة، خاصة في القرى. كما أن لهذا النوع من الوقود عدد من العيوب، مثل:
إن تصميم مولد إنتاج الغاز الحيوي بسيط للغاية، ومع ذلك، يجب توخي بعض الحذر أثناء تشغيله، حيث أن الغاز الحيوي مادة قابلة للاشتعال وتشكل خطراً على الصحة.
يعتمد تكوين وكمية الغاز الحيوي الذي يتم الحصول عليه من النفايات على الركيزة. ويتم الحصول على معظم الغاز باستخدام الدهون والحبوب والجلسرين التقني والعشب الطازج والسيلاج وما إلى ذلك. وعادةً، يتم تحميل خليط من النفايات الحيوانية والنباتية في الخزان، وتضاف إليه كمية معينة من الماء. في الصيف يوصى بزيادة رطوبة الكتلة إلى 94-96٪ وفي الشتاء تكون الرطوبة 88-90٪ كافية. يجب تسخين المياه الموردة لخزان النفايات إلى 35-40 درجة، وإلا سيتم إبطاء عمليات التحلل. للاحتفاظ بالحرارة، يتم تركيب طبقة من مادة العزل الحراري على السطح الخارجي للخزان.
يعتمد تشغيل المضخة الحرارية على مبدأ كارنو العكسي. هذا جهاز كبير ومعقد إلى حد ما يجمع الطاقة الحرارية ذات الإمكانات المنخفضة من البيئة ويحولها إلى طاقة ذات إمكانات عالية. في أغلب الأحيان، يتم استخدام المضخات الحرارية لتدفئة الغرف. يتكون الجهاز من :
يستخدم النظام أيضًا الفريون. يمكن للدائرة الخارجية للمضخة الحرارية أن تمتص الطاقة من الوسائط المختلفة: الأرض، الماء، الهواء. تعتمد تكاليف العمالة اللازمة لإنشائها على نوع المضخة وتكوينها. أصعب شيء في التركيب هو مضخة الأرض إلى الماء، حيث تقع الدائرة الخارجية أفقياً في التربة، لأن ذلك يتطلب أعمال حفر واسعة النطاق. إذا كان هناك مسطح مائي بالقرب من المنزل، فمن المنطقي أن تصنع مضخة حرارية من الماء إلى الماء. في هذه الحالة، يتم خفض الدائرة الخارجية ببساطة إلى الخزان.
تقوم المضخة الحرارية بتحويل الطاقة منخفضة الجودة من الأرض أو الماء أو الهواء إلى طاقة حرارية عالية الجودة، والتي يمكنها تسخين المبنى بكفاءة عالية
لا تعتمد كفاءة المضخة الحرارية كثيرًا على مدى ارتفاع درجة حرارة البيئة، بل على اتساقها. يمكن للمضخة الحرارية المصممة والمثبتة بشكل صحيح أن توفر للمنزل ما يكفي من الحرارة خلال فصل الشتاء، حتى عندما تكون درجات حرارة الماء أو الأرض أو الهواء منخفضة للغاية. في الصيف، يمكن أن تعمل المضخات الحرارية كمكيفات هواء، لتبريد منزلك.
لاستخدام هذه المضخات، يجب عليك أولا إجراء أعمال الحفر
تشمل مزايا هذه المنشآت ما يلي:
نقاط الضعف في مثل هذا النظام هي:
كما ترون، من أجل تزويد منزلك بالحرارة والكهرباء، يمكنك استخدام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية. كل أسلوب له مزاياه وعيوبه. ولكن مع ذلك، من كل شيء الخيارات الموجودةيمكنك استخدام طريقة غير مكلفة وفعالة.
الطاقة الحرارية الأرضية واستخدامها. تطبيق موارد الطاقة الكهرومائية. تقنيات الطاقة الشمسية الواعدة. مبدأ تشغيل توربينات الرياح. طاقة الأمواج والتيارات. الدولة وآفاق تطوير الطاقة البديلة في روسيا.
جامعة ولاية بيرم
كلية الفلسفة وعلم الاجتماع
مصادر طاقه بديله
وإمكانيات استخدامها في روسيا
قسم علم الاجتماع و
العلوم السياسية
الطالب: يوفاروف ب.أ.
المجموعة: دورة STSG-2
بيرم، 2009
مقدمة
فليس من قبيل الصدفة أن يقولوا: "الطاقة هي خبز الصناعة". كلما كانت الصناعة والتكنولوجيا أكثر تطورا، كلما زادت الحاجة إلى الطاقة. بل إن هناك مفهومًا خاصًا - "التنمية المتقدمة للطاقة". وهذا يعني أنه لا يمكن بناء أي مؤسسة صناعية أو مدينة جديدة أو مجرد منزل قبل تحديد أو إنشاء مصدر الطاقة الذي سيستهلكونه من جديد. ولهذا السبب، من خلال كمية الطاقة المنتجة والمستخدمة، يمكن للمرء أن يحكم بدقة على القوة التقنية والاقتصادية، أو ببساطة، على ثروة أي دولة.
على مدى تاريخ الطاقة الطويل ظهرت العديد من الوسائل والطرق التقنية لإنتاج الطاقة وتحويلها إلى يحتاج الناسنماذج. في الواقع، أصبح الإنسان إنسانًا فقط عندما تعلم كيفية تلقي الطاقة الحرارية واستخدامها. تم إشعال نار النيران من قبل الأشخاص الأوائل الذين لم يفهموا طبيعتها بعد، ولكن تم الحفاظ على هذه الطريقة لتحويل الطاقة الكيميائية إلى حرارة وتحسينها لآلاف السنين.
ثم توصل الناس إلى المطاحن - وهي تقنية لتحويل طاقة تيارات الرياح والرياح إلى طاقة ميكانيكية لعمود دوار. ولكن فقط مع اختراع المحرك البخاري، ومحرك الاحتراق الداخلي، والتوربينات الهيدروليكية والبخارية والغازية، والمولد الكهربائي والمحرك، امتلكت البشرية أجهزة تقنية قوية بدرجة كافية تحت تصرفها. إنها قادرة على تحويل الطاقة الطبيعية إلى أنواع أخرى مناسبة للاستخدام وإنتاج كميات كبيرة من العمل. ولم ينته البحث عن مصادر جديدة للطاقة عند هذا الحد: فقد تم اختراع البطاريات، وخلايا الوقود، ومحولات الطاقة الشمسية إلى الكهرباء، وفي منتصف القرن العشرين، تم اختراع المفاعلات النووية.
أساس الطاقة العالمية الحديثة هو محطات الطاقة الحرارية والكهرومائية. ومع ذلك، فإن تطورهم يعوقه عدد من العوامل. إن تكلفة الفحم والنفط والغاز، التي تعمل عليها محطات الطاقة الحرارية، آخذة في الارتفاع، والموارد الطبيعية لهذه الأنواع من الوقود آخذة في الانخفاض. بالإضافة إلى ذلك، لا تمتلك العديد من البلدان موارد الوقود الخاصة بها أو تفتقر إليها. أثناء إنتاج الكهرباء في محطات الطاقة الحرارية، تحدث الانبعاثات مواد مؤذيةفي الغلاف الجوي. علاوة على ذلك، إذا كان الوقود هو الفحم، وخاصة الفحم البني، الذي لا قيمة له بالنسبة لأنواع أخرى من الاستخدام ويحتوي على نسبة عالية من الشوائب غير الضرورية، فإن الانبعاثات تصل إلى أبعاد هائلة. وأخيرًا، تتسبب حوادث محطات الطاقة الحرارية في أضرار جسيمة للطبيعة، تعادل أضرار أي حريق كبير. وفي أسوأ الحالات، قد يكون مثل هذا الحريق مصحوبًا بانفجار، مما ينتج عنه سحابة من غبار الفحم أو السخام.
يتم استخدام موارد الطاقة الكهرومائية في البلدان المتقدمة بالكامل تقريبًا: فقد تم بالفعل تطوير معظم أقسام الأنهار المناسبة للإنشاءات الهندسية الهيدروليكية. وما الضرر الذي تسببه محطات الطاقة الكهرومائية للطبيعة! لا توجد انبعاثات في الهواء من محطات الطاقة الكهرومائية، لكنها تسبب ضررًا كبيرًا للبيئة المائية. بادئ ذي بدء، تعاني الأسماك، لأنها لا تستطيع التغلب على السدود الكهرومائية. على الأنهار التي يتم فيها بناء محطات الطاقة الكهرومائية، خاصة إذا كان هناك العديد منها - ما يسمى بمحطات الطاقة الكهرومائية - تتغير كمية المياه قبل وبعد السدود بشكل كبير. تفيض خزانات ضخمة على أنهار الأراضي المنخفضة، وتضيع الأراضي التي غمرتها الفيضانات بشكل لا رجعة فيه لصالح الزراعة والغابات والمروج والمستوطنات البشرية. أما بالنسبة لحوادث محطات الطاقة الكهرومائية، ففي حالة اختراق أي محطة للطاقة الكهرومائية، تتشكل موجة ضخمة ستجرف جميع سدود محطات الطاقة الكهرومائية الموجودة أدناه. لكن معظم هذه السدود تقع بالقرب من المدن الكبرى التي يبلغ عدد سكانها عدة مئات الآلاف من السكان.
وقد شوهد مخرج من هذا الوضع في تطوير الطاقة النووية. في نهاية عام 1989، تم بناء وتشغيل أكثر من 400 محطة للطاقة النووية في العالم. ومع ذلك، لم تعد محطات الطاقة النووية اليوم تعتبر مصدرًا للطاقة الرخيصة والصديقة للبيئة. وقود محطات الطاقة النووية هو خام اليورانيوم - وهو مادة خام باهظة الثمن ويصعب استخراجها، واحتياطياتها محدودة. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط بناء وتشغيل محطات الطاقة النووية بصعوبات وتكاليف كبيرة. ولا يواصل الآن سوى عدد قليل من البلدان بناء محطات جديدة للطاقة النووية. هناك عقبة خطيرة أمام مواصلة تطوير الطاقة النووية وهي مشكلة التلوث البيئي. كل هذا يزيد من تعقيد الموقف تجاه الطاقة النووية. وتتزايد الدعوات للتخلي عن استخدام الوقود النووي نهائيا، وإغلاق جميع محطات الطاقة النووية، والعودة إلى إنتاج الكهرباء في محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة الكهرومائية، فضلا عن استخدام ما يسمى بالطاقة المتجددة – الصغيرة، أو الصغيرة. "غير تقليدي" - أنواع إنتاج الطاقة. وتشمل الأخيرة في المقام الأول المنشآت والأجهزة التي تستخدم طاقة الرياح والمياه والشمس والطاقة الحرارية الأرضية، وكذلك الحرارة الموجودة في الماء والهواء والأرض.
1. عنالأنواع الرئيسية للطاقة البديلة
1.1 الطاقة الحرارية الأرضية (الحرارة من الأرض)
الطاقة الحرارية الأرضية – ترجمتها الحرفية: الأرض طاقة حرارية. يبلغ حجم الأرض ما يقرب من 1085 مليار كيلومتر مكعب، وجميعها، باستثناء طبقة رقيقة من القشرة الأرضية، تتمتع بدرجة حرارة عالية جدًا.
وإذا أخذنا في الاعتبار أيضًا السعة الحرارية لصخور الأرض، يصبح من الواضح أن الحرارة الحرارية الأرضية هي بلا شك أكبر مصدر للطاقة المتاحة للإنسان حاليًا. علاوة على ذلك، هذه هي الطاقة الموجودة فيه شكل نقيلأنها موجودة بالفعل على شكل حرارة، وبالتالي لا تحتاج إلى حرق الوقود أو إنشاء مفاعلات للحصول عليها.
وفي بعض المناطق، توصل الطبيعة الطاقة الحرارية الأرضية إلى السطح على شكل بخار أو ماء شديد السخونة يغلي ويتحول إلى بخار عند وصوله إلى السطح. يمكن استخدام البخار الطبيعي مباشرة لتوليد الكهرباء. هناك أيضًا مناطق يمكن فيها استخدام المياه الحرارية الأرضية من الينابيع والآبار لتدفئة المنازل والدفيئات الزراعية (دولة جزيرة في شمال المحيط الأطلسي - أيسلندا؛ وجزر كامتشاتكا والكوريل).
ومع ذلك، بشكل عام، وخاصة مع الأخذ في الاعتبار حجم الحرارة العميقة للأرض، فإن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية في العالم محدود للغاية.
لإنتاج الكهرباء باستخدام البخار الحراري الأرضي، يتم فصل المواد الصلبة عن البخار عن طريق تمريرها عبر فاصل ومن ثم إرسالها إلى التوربينات. يتم تحديد "تكلفة الوقود" لمحطة الطاقة هذه من خلال التكاليف الرأسمالية لآبار الإنتاج ونظام تجميع البخار وهي منخفضة نسبيًا. تكلفة محطة توليد الكهرباء نفسها منخفضة أيضًا، حيث لا تحتوي الأخيرة على صندوق نار أو مصنع غلايات أو مدخنة. في هذا الشكل الطبيعي المريح، تعد الطاقة الحرارية الأرضية مصدرًا فعالاً من حيث التكلفة للطاقة الكهربائية. لسوء الحظ، نادرًا ما توجد على الأرض منافذ سطحية للبخار الطبيعي أو مياه شديدة السخونة (أي مع درجة حرارة أعلى بكثير من 100 درجة مئوية) تغلي لتشكل كمية كافية من البخار.
ويقدر إجمالي الإمكانات العالمية للطاقة الحرارية الأرضية في القشرة الأرضية على عمق يصل إلى 10 كيلومترات بنحو 18000 تريليون. الإحالة الناجحة الوقود، وهو ما يعادل 1700 مرة أكثر من الاحتياطيات الجيولوجية في العالم من الوقود العضوي. وفي روسيا، تصل موارد الطاقة الحرارية الأرضية في الطبقة العليا من القشرة بعمق 3 كيلومترات وحدها إلى 180 تريليون. الإحالة الناجحة وقود. وباستخدام حوالي 0.2% فقط من هذه الإمكانية يمكن تغطية احتياجات البلاد من الطاقة. والسؤال الوحيد هو الاستخدام الرشيد والفعال من حيث التكلفة والصديق للبيئة لهذه الموارد. وبالتحديد لأن هذه الشروط لم يتم استيفاؤها بعد عند محاولة إنشاء منشآت تجريبية في البلاد لاستخدام الطاقة الحرارية الأرضية، فلا يمكننا اليوم تطوير مثل هذه الاحتياطيات التي لا تعد ولا تحصى من الطاقة صناعيًا.
تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية أقدم مصدر للطاقة البديلة من حيث زمن الاستخدام. في عام 1994، كان هناك 330 كتلة من هذه المحطات العاملة في العالم وكانت الولايات المتحدة تهيمن هنا (168 كتلة في "حقول" السخان في وادي السخانات، والوادي الإمبراطوري، وما إلى ذلك). حصلت على المركز الثاني. إيطاليا ولكن السنوات الاخيرةلقد تجاوزتها الصين والمكسيك. وتقع الحصة الأكبر من الطاقة الحرارية الأرضية المستخدمة في أمريكا اللاتينية، لكنها لا تزال تزيد قليلاً عن 1%.
وفي روسيا، المناطق الواعدة بهذا المعنى هي كامتشاتكا وجزر الكوريل. منذ الستينيات، تعمل محطة باوزهيتسكايا للطاقة الحرارية الأرضية المؤتمتة بالكامل بقدرة 11 ميجاوات بنجاح في كامتشاتكا، وهي محطة في جزر الكوريل. كوناشير. لا يمكن لمثل هذه المحطات أن تكون قادرة على المنافسة إلا في المناطق ذات سعر بيع الكهرباء المرتفع، وفي كامتشاتكا وجزر الكوريل يكون السعر مرتفعًا جدًا بسبب المسافة الطويلة لنقل الوقود ونقص السكك الحديدية.
1.2 طاقة الشمس
ويبلغ إجمالي كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض 6.7 مرة أكبر من الإمكانات العالمية لموارد الوقود الأحفوري. واستخدام 0.5% فقط من هذا الاحتياطي يمكن أن يغطي بالكامل احتياجات العالم من الطاقة لآلاف السنين. الى الشمال إن الإمكانات التقنية للطاقة الشمسية في روسيا (2.3 مليار طن من الوقود التقليدي سنويًا) أعلى بحوالي مرتين من استهلاك الوقود اليوم.
إن إجمالي كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض في أسبوع يفوق طاقة جميع احتياطيات العالم من النفط والغاز والفحم واليورانيوم. وفي روسيا، تتمتع الطاقة الشمسية بأكبر الإمكانات النظرية، أكثر من 2000 مليار طن من الوقود المكافئ (إصبع القدم). وعلى الرغم من هذه الإمكانات الكبيرة في برنامج الطاقة الجديدة في روسيا، فإن مساهمة مصادر الطاقة المتجددة لعام 2005 محددة بحجم صغير للغاية - 17-21 مليون تريليون تريليون تريليون. هناك اعتقاد واسع النطاق بأن الطاقة الشمسية غريبة وأن استخدامها العملي هو مسألة المستقبل البعيد (بعد عام 2020). وفي هذه الورقة سأبين أن الأمر ليس كذلك وأن الطاقة الشمسية هي بديل جدي للطاقة التقليدية بالفعل في الوقت الحاضر.
من المعروف أن العالم يستهلك كل عام كمية من النفط تعادل ما يتشكل في الظروف الطبيعية خلال مليوني عام. إن المعدلات الهائلة لاستهلاك موارد الطاقة غير المتجددة بأسعار منخفضة نسبيا، والتي لا تعكس التكاليف الإجمالية الحقيقية للمجتمع، تعني في الأساس العيش على القروض، قروض من الأجيال القادمة التي لن تتمكن من الحصول على الطاقة بمثل هذا السعر المنخفض. تعتبر التقنيات الموفرة للطاقة للمنزل الشمسي هي الأكثر قبولًا من حيث الكفاءة الاقتصادية لاستخدامها. سيؤدي استخدامها إلى تقليل استهلاك الطاقة في المنازل بنسبة تصل إلى 60٪. ومن الأمثلة على التطبيق الناجح لهذه التقنيات مشروع "2000 أسطح شمسية" في ألمانيا. وفي الولايات المتحدة، تم تركيب سخانات المياه الشمسية بقدرة إجمالية تبلغ 1400 ميجاوات في 1.5 مليون منزل.
مع كفاءة محطة للطاقة الشمسية (SPP) تبلغ 12%، يمكن الحصول على جميع استهلاك الكهرباء الحديث في روسيا من محطة طاقة شمسية بمساحة نشطة تبلغ حوالي 4000 متر مربع، أي 0.024% من المساحة.
معظم الاستخدام العمليفي العالم، تم إنتاج محطات طاقة هجينة تعمل بالوقود الشمسي بالمعايير التالية: الكفاءة 13.9%، درجة حرارة البخار 371 درجة مئوية، ضغط البخار 100 بار، تكلفة الكهرباء المولدة 0.08-0.12 دولار/كيلووات ساعة، إجمالي الطاقة في الولايات المتحدة الأمريكية 400 ميجاوات بتكلفة 3 دولار/وات. تعمل محطة الطاقة الشمسية في وضع الذروة بسعر البيع لـ 1 كيلوواط ساعة من الكهرباء في نظام الطاقة: من 8 إلى 12 ساعة – 0.066 دولار ومن 12 إلى 18 ساعة – 0.353 دولار، ويمكن زيادة كفاءة محطة الطاقة الشمسية إلى 23 % - متوسط كفاءة نظام محطات توليد الطاقة، وتنخفض تكلفة الكهرباء بسبب الجمع بين توليد الطاقة الكهربائية والحرارة.
الإنجاز التكنولوجي الرئيسي لهذا المشروع هو قيام الشركة الألمانية Flachglass Solartechnik GMBH بإنشاء تقنية لإنتاج مكثف زجاجي مكافئ أسطواني بطول 100 متر وفتحة 5.76 متر وكفاءة بصرية تبلغ 81٪ وعمر خدمة من 30 سنة. ونظرًا لتوافر هذه التكنولوجيا المرآة في روسيا، فمن المستحسن إنتاج محطات الطاقة الشمسية بكميات كبيرة في المناطق الجنوبية، حيث توجد خطوط أنابيب غاز أو رواسب غاز صغيرة ويتجاوز الإشعاع الشمسي المباشر 50٪ من الإجمالي.
تم اقتراح أنواع جديدة بشكل أساسي من مركزات الطاقة الشمسية باستخدام تقنية التصوير المجسم بواسطة VIESKh.
وتتمثل خصائصه الرئيسية في الجمع بين الصفات الإيجابية لمحطات الطاقة الشمسية مع جهاز استقبال مركزي معياري والقدرة على استخدام كل من سخانات البخار التقليدية والخلايا الشمسية القائمة على السيليكون كجهاز استقبال.
ومن أكثر تقنيات الطاقة الشمسية الواعدة إنشاء محطات كهروضوئية بخلايا شمسية قائمة على السيليكون، تعمل على تحويل مكونات الإشعاع الشمسي المباشرة والمنتشرة إلى طاقة كهربائية بكفاءة تتراوح بين 12-15%. العينات المخبرية تبلغ كفاءتها 23%. الإنتاج العالمي من الخلايا الشمسية يتجاوز 50 ميجاوات سنويا ويزداد سنويا بنسبة 30%. يتوافق المستوى الحالي لإنتاج الخلايا الشمسية مع المرحلة الأولية لاستخدامها في الإضاءة ورفع المياه ومحطات الاتصالات وتشغيل الأجهزة المنزلية في مناطق معينة وفي المركبات. وتبلغ تكلفة الخلايا الشمسية 2.5-3 دولار/وات، في حين تبلغ تكلفة الكهرباء 0.25-0.56 دولار/كيلووات ساعة. تحل أنظمة الطاقة الشمسية محل مصابيح الكيروسين والشموع والخلايا الجافة والبطاريات، وعلى مسافة كبيرة من نظام الطاقة وطاقة الحمل المنخفضة، مولدات الديزل الكهربائية وخطوط الكهرباء.
1.3 طاقة الرياح
لفترة طويلة جدًا، ورؤية الدمار الذي يمكن أن تجلبه العواصف والأعاصير، فكر الناس فيما إذا كان من الممكن استخدام طاقة الرياح.
كان الفرس القدماء أول من قام ببناء طواحين الهواء ذات الأشرعة المجنحة المصنوعة من القماش منذ أكثر من 1.5 ألف عام. وفي وقت لاحق، تم تحسين طواحين الهواء. في أوروبا، لم يقتصر الأمر على الدقيق المطحون فحسب، بل قاموا أيضًا بضخ الماء والزبدة المخفوقة، كما هو الحال في هولندا على سبيل المثال. تم تصميم أول مولد كهربائي في الدنمارك عام 1890. وبعد 20 عامًا، كانت مئات المنشآت المماثلة تعمل بالفعل في البلاد.
طاقة الرياح قوية جدا. وتبلغ احتياطياتها، بحسب تقديرات المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، 170 تريليون كيلوواط ساعة سنويا. ويمكن الحصول على هذه الطاقة دون تلويثها بيئة. لكن للرياح عيبين مهمين: طاقتها متناثرة بشدة في الفضاء ولا يمكن التنبؤ بها - فهي غالبًا ما تغير اتجاهها، وتهدأ فجأة حتى في أكثر المناطق رياحًا في العالم، وفي بعض الأحيان تصل إلى هذه القوة التي تؤدي إلى تحطيم طواحين الهواء.
إن بناء وصيانة وإصلاح توربينات الرياح التي تعمل على مدار الساعة وفي أي طقس في الهواء الطلق ليست رخيصة. يجب أن تشغل محطة طاقة الرياح التي تتمتع بنفس طاقة محطة الطاقة الكهرومائية أو محطة الطاقة الحرارية أو محطة الطاقة النووية مساحة أكبر مقارنة بها. بالإضافة إلى ذلك، فإن محطات طاقة الرياح ليست ضارة: فهي تتداخل مع هروب الطيور والحشرات، وتحدث ضوضاء، وتعكس موجات الراديو بشفرات دوارة، وتتداخل مع استقبال البرامج التلفزيونية في المناطق المأهولة القريبة.
مبدأ تشغيل توربينات الرياح بسيط للغاية: فالشفرات، التي تدور بسبب قوة الرياح، تنقل الطاقة الميكانيكية عبر العمود إلى مولد كهربائي. وهذا بدوره يولد الطاقة الكهربائية. اتضح أن محطات طاقة الرياح تعمل مثل سيارات لعبة تعمل بالبطارية، فقط مبدأ عملها هو عكس ذلك. فبدلاً من تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، تتحول طاقة الرياح إلى تيار كهربائي.
للحصول على طاقة الرياح، يتم استخدام تصميمات مختلفة: "الإقحوانات" متعددة الشفرات؛ المراوح مثل مراوح الطائرات ذات الشفرات الثلاث أو الشفرتين أو حتى واحدة (ثم يكون لها ثقل موازن)؛ دوارات رأسية تشبه البرميل مقطوعة بالطول ومثبتة على محور؛ نوع من مروحة طائرات الهليكوبتر "الواقفة على النهاية": الأطراف الخارجية لشفراتها منحنية للأعلى ومتصلة ببعضها البعض. تعتبر الهياكل العمودية جيدة لأنها تلتقط الرياح من أي اتجاه. والباقي يجب أن يتحول مع الريح.
وللتعويض بطريقة ما عن تقلبات الرياح، يتم بناء "مزارع رياح" ضخمة. وتقف توربينات الرياح هناك في صفوف على مساحة واسعة وتعمل لشبكة واحدة. ربما تهب الرياح على أحد أطراف «المزرعة»، بينما تكون على الجانب الآخر هادئة في الوقت نفسه. لا ينبغي وضع توربينات الرياح قريبة جدًا حتى لا تحجب بعضها البعض. ولذلك، فإن المزرعة تأخذ مساحة كبيرة. توجد مثل هذه المزارع في الولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا وإنجلترا وفي الدنمارك، تم وضع "مزرعة رياح" في المياه الساحلية الضحلة لبحر الشمال: فهي لا تزعج أحداً والرياح أكثر استقرارًا من الرياح على الأرض.
لتقليل الاعتماد على الاتجاه المتغير وقوة الرياح، يشتمل النظام على دولاب الموازنة التي تخفف جزئيًا من هبوب الرياح وأنواع مختلفة من البطاريات. في أغلب الأحيان تكون كهربائية. لكنهم يستخدمون أيضًا الهواء (تضخ طاحونة الهواء الهواء في أسطوانات ؛ عند الخروج من هناك ، يقوم تيارها المتساوي بتدوير التوربينات بمولد كهربائي) والهيدروليكي (بقوة الرياح ، يرتفع الماء إلى ارتفاع معين ، ويسقط ، يدور التوربين). يتم أيضًا تركيب بطاريات التحليل الكهربائي. تنتج طاحونة الهواء تيارًا كهربائيًا يحلل الماء إلى أكسجين وهيدروجين. يتم تخزينها في أسطوانات، وعند الحاجة، يتم حرقها في خلية وقود (أي في مفاعل كيميائي حيث يتم تحويل طاقة الوقود إلى كهرباء) أو في توربينات غازية، حيث تتلقى التيار مرة أخرى، ولكن دون تقلبات الجهد الحادة المرتبطة بها. مع تقلبات الريح.
ويوجد الآن أكثر من 30 ألف توربينة رياح مختلفة القدرات تعمل في العالم. وتحصل ألمانيا على 10% من احتياجاتها من الكهرباء من الرياح، كما توفر الرياح في مختلف أنحاء أوروبا الغربية 2500 ميجاوات من الكهرباء. وبينما تدفع مزارع الرياح تكاليفها وتتحسن تصميماتها، تنخفض أسعار الكهرباء العامة. وهكذا، في عام 1993 في فرنسا، كانت تكلفة 1 كيلووات ساعة من الكهرباء المولدة في مزرعة الرياح 40 سنتيما، وبحلول عام 2000 انخفضت بمقدار 1.5 مرة. صحيح أن طاقة محطات الطاقة النووية لا تكلف سوى 12 سنتًا لكل كيلووات في الساعة.
1.4 الطاقة المائية
يتغير منسوب المياه على سواحل البحر ثلاث مرات خلال النهار. هذه التقلبات ملحوظة بشكل خاص في الخلجان ومصبات الأنهار التي تصب في البحر. وفسر اليونانيون القدماء التقلبات في منسوب المياه بإرادة حاكم البحار بوسيدون. في القرن ال 18 كشف الفيزيائي الإنجليزي إسحاق نيوتن سر المد والجزر البحرية: فالكتل الضخمة من الماء في محيطات العالم مدفوعة بقوى الجاذبية للقمر والشمس. كل 6 ساعات و12 دقيقة يتغير المد إلى المد المنخفض. أقصى سعة للمد والجزر أماكن مختلفةكوكبنا ليس هو نفسه ويتراوح من 4 إلى 20 م.
لإنشاء محطة بسيطة لتوليد طاقة المد والجزر (TPP)، تحتاج إلى حوض سباحة - خليج مسدود أو مصب نهر. يحتوي السد على مجاري وتوربينات مثبتة. عند ارتفاع المد، يتدفق الماء إلى حوض السباحة. عندما يتساوى منسوب المياه في حوض السباحة والبحر، يتم إغلاق أبواب المجاري. مع بداية المد، ينخفض منسوب المياه في البحر، وعندما يصبح الضغط كافياً، تبدأ التوربينات والمولدات الكهربائية المرتبطة به بالعمل، ويغادر الماء البركة تدريجياً. يعتبر من المجدي اقتصادياً بناء محطة توليد طاقة المد والجزر في المناطق التي يبلغ فيها تقلبات المد والجزر في مستوى سطح البحر 4 أمتار على الأقل، وتعتمد القدرة التصميمية لمحطة توليد طاقة المد والجزر على طبيعة المد والجزر في المنطقة التي يتم بناء المحطة فيها، على حجم ومساحة حوض المد والجزر، وعلى عدد التوربينات المثبتة في جسم السد.
في محطات توليد طاقة المد والجزر مزدوجة المفعول، تعمل التوربينات عن طريق نقل المياه من البحر إلى الحوض وبالعكس. PES مزدوج المفعول قادر على توليد الكهرباء بشكل مستمر لمدة 4-5 ساعات مع فترات راحة من 1-2 ساعات أربع مرات في اليوم. لزيادة وقت تشغيل التوربينات، هناك مخططات أكثر تعقيدا - مع مجمعين أو ثلاثة أو أكثر، ولكن تكلفة هذه المشاريع مرتفعة للغاية.
تم إطلاق أول محطة لتوليد طاقة المد والجزر بقدرة 240 ميجاوات في عام 1966 في فرنسا عند مصب نهر رانس، الذي يتدفق إلى القناة الإنجليزية، حيث يبلغ متوسط سعة المد والجزر 8.4 متر.تولد 24 وحدة كهرومائية TPP ما متوسطه 502 مليون كيلوواط سنويا. ساعة كهرباء . تم تطوير وحدة كبسولة المد والجزر لهذه المحطة، مما يسمح بثلاثة أوضاع تشغيل مباشرة وثلاثة أوضاع تشغيل عكسية: كمولد، كمضخة وكقناة، مما يضمن التشغيل الفعال لـ TPP. وفقا للخبراء، فإن محطة الطاقة الحرارية على نهر رانس لها ما يبررها اقتصاديا، وتكاليف التشغيل السنوية أقل من محطات الطاقة الكهرومائية وتبلغ 4٪ من الاستثمارات الرأسمالية. تعد محطة توليد الكهرباء جزءًا من نظام الطاقة الفرنسي ويتم استخدامها بكفاءة.
في عام 1968، على بحر بارنتس، بالقرب من مورمانسك، بدأ تشغيل محطة طاقة صناعية تجريبية بسعة تصميمية تبلغ 800 كيلوواط. مكان بنائها هو كيسلايا جوبا، وهو عبارة عن خليج ضيق بعرض 150 مترًا وطول 450 مترًا، وعلى الرغم من أن قوة محطة كيسلوجوبسكايا TPP صغيرة، إلا أن بنائها كان مهمًا لمزيد من أعمال البحث والتطوير في مجال استخدام طاقة المد والجزر.
هناك مشاريع TPPs كبيرة بقدرة 320 ميجاوات (كولا) و 4000 ميجاوات (ميزينسكايا) على البحر الأبيض، حيث يبلغ مدى المد والجزر 7-10 أمتار، ومن المخطط أيضًا استغلال الإمكانات الهائلة لبحر أوخوتسك، حيث يبلغ ارتفاع المد والجزر في بعض الأماكن، على سبيل المثال في خليج Penzhinskaya، 12.9 مترًا، وفي خليج Gizhiginskaya – 12-14 مترًا.
ويجري العمل في هذا المجال أيضًا في الخارج. في عام 1985، تم تشغيل محطة طاقة المد والجزر بقدرة 20 ميجاوات في خليج فندي في كندا (سعة المد والجزر هنا 19.6 م). تم بناء ثلاث محطات صغيرة لتوليد طاقة المد والجزر في الصين. في المملكة المتحدة، يجري تطوير مشروع محطة طاقة المد والجزر بقدرة 1000 ميجاوات في مصب نهر سيفيرن، حيث يبلغ متوسط سعة المد والجزر 16.3 مترًا.
من وجهة نظر بيئية، تتمتع PES بميزة لا يمكن إنكارها على محطات الطاقة الحرارية التي تحرق النفط والفحم. وترتبط الشروط المسبقة المواتية للاستخدام الأوسع لطاقة المد والجزر بإمكانية استخدام أنبوب جورلوف الذي تم إنشاؤه مؤخرًا، والذي يسمح ببناء محطات طاقة المد والجزر بدون سدود، مما يقلل من تكلفة بنائها. ومن المخطط بناء أول نقاط الشراكة عبر المحيط الهادئ بدون سدود في السنوات المقبلة في كوريا الجنوبية.
1.5. طاقة الأمواج
تم طرح فكرة توليد الكهرباء من أمواج البحر في عام 1935 من قبل العالم السوفيتي ك. تسيولكوفسكي.
يعتمد تشغيل محطات الطاقة الموجية على تأثير الموجات على الأجسام العاملة المصنوعة على شكل عوامات، بندولات، شفرات، قذائف، إلخ. يتم تحويل الطاقة الميكانيكية لحركاتهم إلى طاقة كهربائية باستخدام المولدات الكهربائية. ومع تأرجح العوامة على طول الموجة، يتغير مستوى الماء بداخلها. ونتيجة لذلك، يخرج الهواء منه أو يدخل إليه. لكن حركة الهواء لا تكون ممكنة إلا من خلال الفتحة العلوية (هذا هو تصميم العوامة). وهناك توربين مثبت هناك يدور دائمًا في اتجاه واحد، بغض النظر عن الاتجاه الذي يتحرك فيه الهواء. حتى تماما موجات صغيرةارتفاع 35 سم يتسبب في تطوير التوربين لأكثر من 2000 دورة في الدقيقة. نوع آخر من التثبيت يشبه محطة الطاقة الصغيرة الثابتة. ظاهريًا، يبدو وكأنه صندوق مثبت على دعامات على عمق ضحل. تخترق الأمواج الصندوق وتدفع التوربين. وهنا يكفي انتفاخ بحري طفيف جدًا للعمل. حتى موجات 20 سم عالية أضاءت المصابيح الكهربائية بقوة إجمالية 200 واط.
تُستخدم حاليًا منشآت طاقة الأمواج لتشغيل العوامات المستقلة والمنارات والأدوات العلمية. على طول الطريق، يمكن استخدام محطات الأمواج الكبيرة لحماية الأمواج لمنصات الحفر البحرية، والطرق المفتوحة، والمزارع الثقافية البحرية. بدأ الاستخدام الصناعي لطاقة الأمواج. في جميع أنحاء العالم، يتم تشغيل حوالي 400 منارة وعوامة ملاحية بواسطة منشآت الأمواج. وفي الهند، تعمل المنارة العائمة لميناء مدراس بطاقة الأمواج. منذ عام 1985، تعمل أول محطة موجات صناعية في العالم بقدرة 850 كيلووات في النرويج.
يتم تحديد إنشاء محطات توليد الطاقة الموجية الاختيار الأمثلمياه المحيط مع إمدادات مستقرة من طاقة الأمواج، وتصميم محطة فعال، والذي يتضمن أجهزة مدمجة لتسهيل نظام الأمواج غير المستوية. ويعتقد أن محطات الموجات يمكن أن تعمل بفعالية باستخدام طاقة تبلغ حوالي 80 كيلووات/م. وقد أظهرت تجربة تشغيل المنشآت الحالية أن الكهرباء التي تولدها لا تزال أكثر تكلفة بمقدار 2-3 مرات من تلك التقليدية، ولكن من المتوقع في المستقبل انخفاض كبير في تكلفتها.
في المنشآت الموجية ذات المحولات الهوائية، تحت تأثير الأمواج، يغير تدفق الهواء اتجاهه بشكل دوري إلى الاتجاه المعاكس. في هذه الظروف، تم تطوير توربينات ويلز، التي يكون للدوار تأثير تصحيحي، حيث يحافظ على اتجاه دورانه دون تغيير عند تغيير اتجاه تدفق الهواء؛ وبالتالي، يتم الحفاظ على اتجاه دوران المولد أيضًا دون تغيير. لقد وجد التوربين تطبيقًا واسعًا في محطات توليد الطاقة الموجية المختلفة.
تم بناء محطة توليد الطاقة الموجية "Kaimei" ("Sea Light") - أقوى محطة طاقة عاملة بمحولات هوائية - في اليابان عام 1976. وتستخدم في عملها أمواجًا يصل ارتفاعها إلى 6 - 10 أمتار، على بارجة 80 م بطول م وعرض 12 م وبإزاحة 500 طن تم تركيب 22 غرفة هوائية مفتوحة في الأسفل. يقوم كل زوج من الغرف بتشغيل توربين ويلز واحد. الطاقة الإجمالية للتركيب هي 1000 كيلو واط. تم إجراء الاختبارات الأولى في 1978 - 1979. بالقرب من مدينة تسوروكا. تم نقل الطاقة إلى الشاطئ عبر كابل تحت الماء يبلغ طوله حوالي 3 كيلومترات. في عام 1985، تم بناء محطة أمواج صناعية مكونة من منشأتين في النرويج، على بعد 46 كم شمال غرب مدينة بيرغن. تم التثبيت الأول في جزيرة Toftestallen على مبدأ هوائي. كانت عبارة عن غرفة من الخرسانة المسلحة مدفونة في الصخر. تم تركيب برج فولاذي فوقه بارتفاع 12.3 ملم وقطر 3.6 م، أحدثت الموجات التي تدخل الغرفة تغيراً في حجم الهواء. أدى التدفق الناتج من خلال نظام الصمام إلى تدوير التوربين والمولد المرتبط به بقوة 500 كيلوواط، وكان الإنتاج السنوي 1.2 مليون كيلوواط. ح - خلال عاصفة شتوية نهاية عام 1988، تم تدمير برج المحطة. يجري حالياً تطوير مشروع برج خرساني مسلح جديد.
ويتكون تصميم التركيب الثاني من قناة مخروطية الشكل في وادٍ يبلغ طولها حوالي 170 مترًا مع جدران خرسانية يبلغ ارتفاعها 15 مترًا وعرضها 55 مترًا عند القاعدة، تدخل في خزان بين الجزر، تفصله عن البحر سدود، وميناء. سد مع محطة للطاقة. تزيد الأمواج التي تمر عبر القناة الضيقة ارتفاعها من 1.1 إلى 15 مترًا وتتدفق إلى الخزان الذي يبلغ مستواه 3 أمتار فوق مستوى سطح البحر. ومن الخزان، تمر المياه عبر توربينات هيدروليكية منخفضة الضغط بقوة 350 كيلوواط. وتنتج المحطة سنويا ما يصل إلى 2 مليون كيلووات ساعة من الكهرباء.
وفي المملكة المتحدة، يجري تطوير التصميم الأصلي لمحطة طاقة الأمواج من النوع "البطلينوس"، حيث يتم استخدام الأصداف الناعمة - الغرف - كأجزاء عمل. أنها تحتوي على الهواء تحت ضغط أكبر قليلا من الضغط الجوي. عندما تتدحرج الأمواج، يتم ضغط الغرف، مما يشكل تدفق هواء مغلقًا من الغرف إلى إطار التثبيت والظهر. يتم تركيب توربينات هواء الآبار المزودة بمولدات كهربائية على طول مسار التدفق. ويجري حالياً إنشاء تركيب عائم تجريبي مكون من 6 غرف مثبتة على إطار بطول 120 متراً وارتفاع 8 أمتار، وتبلغ الطاقة المتوقعة 500 كيلوواط. أظهرت التطورات الإضافية أن التأثير الأكبر يتم تحقيقه من خلال وضع الكاميرات في دائرة. وفي اسكتلندا، تم اختبار تركيب يتكون من 12 غرفة و8 توربينات في بحيرة لوخ نيس. الطاقة النظرية لمثل هذا التثبيت تصل إلى 1200 كيلو واط.
تم تسجيل براءة اختراع تصميم الطوافة الموجية لأول مرة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في عام 1926. وفي عام 1978، تم اختبار النماذج التجريبية لمحطات توليد الطاقة في المحيطات بناءً على حل مماثل في المملكة المتحدة. تتكون طوف موجة Kokkerel من أقسام مفصلية، يتم نقل حركتها بالنسبة لبعضها البعض إلى مضخات بمولدات كهربائية. يتم تثبيت الهيكل بأكمله في مكانه بواسطة المراسي. يمكن لطوف موجة Kokkerel المكون من ثلاثة أقسام، بطول 100 متر وعرض 50 مترًا وارتفاع 10 أمتار، أن يوفر طاقة تصل إلى 2 ألف كيلووات.
في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تم اختبار نموذج الطوافة الموجية في السبعينيات. عند البحر الأسود. كان طوله 12 مترًا وعرض العوامات 0.4 مترًا وعلى الأمواج التي يبلغ ارتفاعها 0.5 مترًا وطولها 10-15 مترًا ، طور التثبيت قوة 150 كيلووات.
المشروع، المعروف باسم بطة سالتر، هو عبارة عن محول للطاقة الموجية. هيكل العمل عبارة عن عوامة ("بطة")، ويتم حساب شكلها وفقًا لقوانين الديناميكا المائية. يوفر المشروع تركيب عدد كبير من العوامات الكبيرة المثبتة بشكل متسلسل على عمود مشترك. تحت تأثير الأمواج، تبدأ العوامات في التحرك والعودة إلى وضعها الأصلي بقوة وزنها. في هذه الحالة، يتم تنشيط المضخات داخل عمود مملوء بالمياه المعدة خصيصًا. من خلال نظام الأنابيب بأقطار مختلفة، يتم إنشاء فرق الضغط، مما يؤدي إلى دفع التوربينات المثبتة بين العوامات والمرتفعة فوق سطح البحر. ويتم نقل الكهرباء المولدة عبر كابل تحت البحر. لتوزيع الأحمال بشكل أكثر كفاءة، يجب تثبيت 20-30 عوامة على العمود. وفي عام 1978 تم اختبار نموذج للتركيب مكون من 20 عوامة قطرها 1 متر وكانت الطاقة المولدة 10 كيلوواط. تم تطوير مشروع لتركيب أقوى من 20 إلى 30 عوامة بقطر 15 مترًا مثبتة على عمود بطول 1200 مترًا وتبلغ الطاقة التقديرية للتركيب 45 ألف كيلووات. يمكن لأنظمة مماثلة تم تركيبها قبالة الساحل الغربي للجزر البريطانية أن تلبي احتياجات المملكة المتحدة من الكهرباء.
أقوى التيارات المحيطية هي مصدر محتمل للطاقة. يتيح المستوى الحالي للتكنولوجيا إمكانية استخراج طاقة التيارات بسرعات تدفق تزيد عن 1 م / ث. في هذه الحالة، تبلغ الطاقة من 1 م 2 من المقطع العرضي للتدفق حوالي 1 كيلو واط. ويبدو من الواعد استخدام تيارات قوية مثل تيار الخليج وكوروشيو، اللذين يحملان على التوالي 83 و55 مليون متر مكعب من المياه بسرعة تصل إلى 2 م/ث، وتيار فلوريدا (30 مليون متر مكعب/ث، يسرعان إلى 1.8 م/ث).
ويتوخى برنامج كوريوليس تركيب 242 توربينا ذات مروحتين بقطر 168 مترا، تدور في اتجاهين متعاكسين، في مضيق فلوريدا، على بعد 30 كيلومترا شرق مدينة ميامي. يتم وضع زوج من الدفاعات داخل غرفة مجوفة من الألومنيوم توفر الطفو للتوربين. لزيادة الكفاءة، من المفترض أن تكون شفرات العجلات مرنة للغاية. سيتم توجيه نظام كوريوليس بأكمله، الذي يبلغ طوله الإجمالي 60 كم، على طول التدفق الرئيسي؛ ويبلغ عرضه مع توربينات مرتبة في 22 صفًا يتكون كل منها من 11 توربينًا 30 كيلومترًا. ومن المفترض أن يتم سحب الوحدات إلى موقع التركيب ودفنها على عمق 30 مترًا حتى لا تتداخل مع الملاحة.
بعد أن يدخل معظم تيار الرياح التجارية الجنوبية إلى البحر الكاريبي وخليج المكسيك، تعود المياه من هناك إلى المحيط الأطلسي عبر خليج فلوريدا. يصبح عرض التيار ضئيلاً - 80 كم. وفي الوقت نفسه، تسارع حركتها إلى 2 م/ث. عندما يتم تعزيز تيار فلوريدا بتيار الأنتيل، يصل تدفق المياه إلى الحد الأقصى. يتم تطوير قوة كافية تمامًا لتحريك التوربينات ذات الشفرات الكاسحة، والتي يتم توصيل عمودها بمولد كهربائي. التالي هو نقل التيار عبر كابل تحت الماء إلى الشاطئ.
مادة التوربين هي الألومنيوم. خدمة الحياة – 80 سنة. مكانها الدائم تحت الماء. الرفع إلى سطح الماء مخصص للإصلاحات الوقائية فقط. عملها مستقل عمليا عن عمق الغمر ودرجة حرارة الماء. تدور الشفرات ببطء، مما يسمح للأسماك الصغيرة بالسباحة بحرية عبر التوربين. لكن المدخل الكبير مغلق بشبكة أمان.
يعتقد المهندسون الأمريكيون أن بناء مثل هذا الهيكل أرخص من بناء محطات الطاقة الحرارية. ليست هناك حاجة لإقامة مبنى أو تمهيد طرق أو ترتيب مستودعات. وتكاليف التشغيل أقل بكثير.
وسيكون صافي الطاقة لكل توربين، مع الأخذ في الاعتبار تكاليف التشغيل والخسائر أثناء النقل إلى الشاطئ، 43 ميجاوات، وهو ما يلبي احتياجات ولاية فلوريدا (الولايات المتحدة الأمريكية) بنسبة 10٪.
تم اختبار النموذج الأولي لمثل هذه التوربينات التي يبلغ قطرها 1.5 متر في مضيق فلوريدا. كما تم تطوير تصميم لتوربين بمروحة يبلغ قطرها 12 مترًا وقدرتها 400 كيلووات.
2 الدولة وآفاق تطوير الطاقة البديلة في روسيا
وستشهد حصة طاقة الوقود التقليدية في ميزان الطاقة العالمي تراجعاً مستمراً، وستحل محلها طاقة بديلة غير تقليدية تعتمد على استخدام مصادر الطاقة المتجددة. وليس رفاهها الاقتصادي فحسب، بل أيضا استقلالها، وأمنها القومي يعتمد على وتيرة حدوث ذلك في بلد معين.
يمكن وصف الوضع مع مصادر الطاقة المتجددة في روسيا، كما هو الحال مع كل شيء تقريبًا في بلدنا، بأنه فريد من نوعه. إن احتياطيات هذه المصادر، والتي يمكن استخدامها بالفعل على المستوى الفني اليوم، هائلة. فيما يلي أحد التقديرات: الطاقة الإشعاعية الشمسية - 2300 مليار توت (طن من الوقود القياسي)؛ طاقة الرياح - 26.7 مليار طن مكافئ، والكتلة الحيوية - 10 مليار طن مكافئ؛ حرارة الأرض - 40000 مليار طن؛ الأنهار الصغيرة - 360 مليار دولار؛ البحار والمحيطات - 30 مليار. وتتجاوز هذه المصادر بكثير المستوى الحالي لاستهلاك الطاقة في روسيا (1.2 مليار حاوية مكافئة سنوياً). ومع ذلك، من بين كل هذه الوفرة التي لا يمكن تصورها، ليس من الممكن حتى أن نقول أنه يتم استخدام الفتات - بكميات مجهرية. كما هو الحال في العالم ككل، تعد طاقة الرياح أكثر أنواع الطاقة المتجددة تطوراً في روسيا. مرة أخرى في الثلاثينيات. في بلدنا، تم إنتاج عدة أنواع من توربينات الرياح بسعة 3-4 كيلوواط، ولكن في الستينيات. توقف إنتاجهم. في السنوات الأخيرة من الاتحاد السوفياتي، اهتمت الحكومة مرة أخرى بهذا المجال، لكن لم يكن لديها الوقت لتنفيذ خططها. لكن من 1980 إلى 2006. لقد نجحت روسيا في تطوير احتياطي علمي وتقني ضخم (لكن روسيا تعاني من تأخر خطير في الاستخدام العملي لمصادر الطاقة المتجددة). واليوم، تبلغ القدرة الإجمالية لتوربينات الرياح ومزارع الرياح العاملة، والتي هي قيد الإنشاء والمخطط للتشغيل في روسيا، 200 ميجاوات. تتراوح قوة توربينات الرياح الفردية التي تصنعها الشركات الروسية من 0.04 إلى 1000.0 كيلو واط. على سبيل المثال، سنذكر العديد من المطورين والمصنعين لتوربينات الرياح ومزارع الرياح. في موسكو، تنتج شركة SKTB Iskra محطات طاقة الرياح M-250 بقوة 250 واط. في دوبنا، منطقة موسكو، تنتج مؤسسة مكتب التصميم الحكومي "Raduga" محطات طاقة الرياح سهلة التركيب بقدرة 750 وات و1 كيلو وات و8 كيلو وات؛ ينتج معهد أبحاث سانت بطرسبرغ Elektropribor توربينات الرياح حتى 500 واط.
في كييف منذ عام 1999 تنتج مجموعة البحث والإنتاج WindElectric محطات طاقة الرياح المحلية WE-1000 بسعة 1 كيلوواط. لقد طور المتخصصون في المجموعة توربينًا صغير الحجم فريدًا متعدد الشفرات وعالي السرعة عالميًا وصامتًا تمامًا يستخدم أي تدفق هواء بشكل فعال.
تنتج شركة خاباروفسك "شركة LMV Wind Energy" مزارع رياح بقدرة تتراوح من 0.25 إلى 10 كيلووات، ويمكن دمج الأخيرة في أنظمة بسعة تصل إلى 100 كيلووات. منذ 1993 قامت هذه المؤسسة بتطوير وإنتاج 640 محطة لطاقة الرياح. يتم تثبيت معظمها في سيبيريا والشرق الأقصى وكامشاتكا وتشوكوتكا. يصل عمر خدمة مزارع الرياح إلى 20 عامًا في أي منطقة مناخية. تقوم الشركة أيضًا بتوريد الألواح الشمسية التي تعمل جنبًا إلى جنب مع محطات طاقة الرياح (تتراوح طاقة محطات طاقة الرياح الشمسية هذه من 50 واط إلى 100 كيلو واط).
وفيما يتعلق بموارد طاقة الرياح في روسيا، فإن المناطق الواعدة هي ساحل المحيط المتجمد الشمالي، وكامشاتكا، وسخالين، وتشوكوتكا، وياكوتيا، بالإضافة إلى ساحل خليج فنلندا والبحر الأسود وبحر قزوين. إن ارتفاع متوسط سرعة الرياح السنوية وانخفاض توافر شبكات الطاقة المركزية ووفرة المناطق غير المستخدمة يجعل هذه المناطق مثالية تقريبًا لتطوير طاقة الرياح. الوضع مشابه للطاقة الشمسية. إن الطاقة الشمسية التي تزود بها أراضي بلادنا أسبوعيا تفوق طاقة جميع الموارد الروسية من النفط والفحم والغاز واليورانيوم. هناك تطورات محلية مثيرة للاهتمام في هذا المجال، لكن لا يوجد دعم لها من الدولة، وبالتالي لا يوجد سوق للطاقة الشمسية. ومع ذلك، يتم قياس حجم إنتاج الألواح الشمسية بالميغاواط. في 2006 وتم إنتاج حوالي 400 ميجاوات. هناك ميل نحو بعض الزيادة. ومع ذلك، فإن المشترين من الخارج يظهرون اهتمامًا أكبر بمنتجات جمعيات البحث والإنتاج المختلفة التي تنتج الخلايا الشمسية، ولا تزال باهظة الثمن بالنسبة للروس؛ على وجه الخصوص، لأنه يجب استيراد المواد الخام لإنتاج عناصر الأفلام البلورية من الخارج (في العهد السوفييتي، كانت مصانع إنتاج السيليكون تقع في قيرغيزستان وأوكرانيا). المناطق الأكثر ملاءمة لاستخدام الطاقة الشمسية في روسيا هي شمال القوقاز ، أراضي ستافروبول وكراسنودار، منطقة أستراخان، كالميكيا، توفا، بورياتيا، منطقة تشيتا، الشرق الأقصى.
وقد لوحظت أعظم الإنجازات في استخدام الطاقة الشمسية في مجال إنشاء أنظمة الإمداد الحراري باستخدام مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة. تحتل منطقة كراسنودار المركز الأول في روسيا في تنفيذ مثل هذه الأنظمة، حيث تم في السنوات الأخيرة، وفقًا لبرنامج توفير الطاقة الإقليمي الحالي، حوالي مائة كبيرة الأنظمة الشمسيةإمدادات المياه الساخنة والعديد من المنشآت الصغيرة للاستخدام الفردي. تلقت تركيبات الطاقة الشمسية لتدفئة المباني أكبر تطور في إقليم كراسنودار وجمهورية بورياتيا. في بورياتيا، تم تجهيز العديد من المرافق الصناعية والاجتماعية - المستشفيات والمدارس ومصنع إليكتروماشينا، وما إلى ذلك، وكذلك المباني السكنية الخاصة بأجهزة تجميع الطاقة الشمسية بسعة تتراوح من 500 إلى 3000 لتر من الماء الساخن (90-100 درجة مئوية) لكل يوم. يوم. يتم إيلاء اهتمام متزايد نسبيًا لتطوير محطات الطاقة الحرارية الأرضية، والتي يبدو أنها مألوفة أكثر لمديري الطاقة لدينا وتصل إلى قدرات أكبر، وبالتالي تتلاءم بشكل أفضل مع المفهوم المعتاد لعمالقة الطاقة. يعتقد الخبراء أن احتياطيات الطاقة الحرارية الأرضية في كامتشاتكا وجزر الكوريل يمكن أن توفر محطات طاقة بقدرة تصل إلى 1000 ميجاوات.
مرة أخرى في عام 1967 تم بناء محطة باوزهيتسكايا للطاقة الحرارية الأرضية بقدرة 11.5 ميجاوات في كامتشاتكا. وكانت هذه خامس محطة للطاقة الحرارية الأرضية في العالم. في عام 1967 تم تشغيل محطة باراتونكا للطاقة الحرارية الأرضية - وهي الأولى في العالم بدورة رانكين الثنائية. حاليًا، يتم بناء محطة موتنوفسكايا للطاقة الحرارية الأرضية بقدرة 200 ميجاوات باستخدام المعدات المحلية التي تصنعها محطة كالوغا للتوربينات. بدأ هذا المصنع أيضًا في الإنتاج المتسلسل للكتل المعيارية للكهرباء الحرارية الأرضية وإمدادات الحرارة. وباستخدام مثل هذه الكتل، يمكن تزويد كامتشاتكا وسخالين بالكامل تقريبًا بالكهرباء والحرارة من مصادر الطاقة الحرارية الأرضية. تتوفر مصادر الطاقة الحرارية الأرضية ذات إمكانات الطاقة الكبيرة إلى حد ما في إقليمي ستافروبول وكراسنودار. اليوم، تبلغ مساهمة أنظمة الإمداد بالحرارة الأرضية 3 ملايين جيجا كالوري/السنة.
وفقا للخبراء، مع احتياطيات لا حصر لها من هذا النوع من الطاقة، لم يتم حل مسألة الاستخدام الرشيد والفعال من حيث التكلفة والصديقة للبيئة لموارد الطاقة الحرارية الأرضية، مما يمنع إنشاء تنميتها الصناعية. على سبيل المثال، يتم استخدام المياه الحرارية الأرضية المستخرجة بطرق همجية: حيث يتم تصريف مياه الصرف الصحي غير المعالجة التي تحتوي على عدد من المواد الخطرة (الزئبق والزرنيخ والفينول والكبريت وما إلى ذلك) إلى المسطحات المائية المحيطة، مما يتسبب في ضرر لا يمكن إصلاحه للطبيعة. بالإضافة إلى ذلك، تفشل جميع خطوط أنابيب أنظمة التدفئة الحرارية الأرضية بسرعة بسبب التمعدن العالي للمياه الحرارية الأرضية. ولذلك، هناك حاجة إلى مراجعة جذرية لتكنولوجيا استخدام الطاقة الحرارية الأرضية.
الآن المؤسسة الرائدة لإنتاج محطات الطاقة الحرارية الأرضية في روسيا هي محطة Kaluga Turbine وJSC Nauka، التي قامت بتطوير وإنتاج محطات طاقة حرارية أرضية معيارية بقدرة تتراوح من 0.5 إلى 25 ميجاوات. تم تطوير برنامج لإنشاء إمدادات الطاقة الحرارية الأرضية لكامتشاتكا وبدأ تنفيذه، ونتيجة لذلك سيتم توفير حوالي 900 ألف سنويًا. هنا. هناك 10 رواسب للمياه الحرارية الأرضية يتم استغلالها في كوبان. للفترة 1999-2000 وبلغ مستوى إنتاج المياه بالطاقة الحرارية في المنطقة حوالي 9 ملايين م3، مما سمح بتوفير ما يصل إلى 65 ألف حاوية مكافئة. طورت شركة Turbocon، التي تم إنشاؤها في مصنع كالوغا للتوربينات، تقنية واعدة للغاية تتيح الحصول على الكهرباء من الماء الساخن المتبخر تحت الضغط وتدوير التوربين المجهز بمسارات خاصة بدلاً من الشفرات المعتادة - ما يسمى فوهات لافال. إن فوائد مثل هذه المنشآت، التي تسمى التوربينات البخارية المائية، تتضاعف على الأقل. أولا، أنها تسمح باستخدام أكثر اكتمالا للطاقة الحرارية الأرضية. عادة، يتم استخدام البخار الحراري الأرضي أو الغازات القابلة للاحتراق الذائبة في المياه الحرارية الأرضية فقط لتوليد الطاقة، بينما مع التوربينات البخارية المائية، يمكن أيضًا استخدام الماء الساخن مباشرة لتوليد الطاقة. الاستخدام الآخر المحتمل للتوربين الجديد هو توليد الكهرباء في شبكات التدفئة الحضرية من المياه العائدة من مستهلكي الحرارة. الآن يتم إهدار حرارة هذه المياه، في حين أنها يمكن أن تزود بيوت الغلايات بمصدر مستقل للكهرباء.
لا يمكن للحرارة المنبعثة من باطن الأرض أن تطلق ينابيع من السخانات في الهواء فحسب، بل يمكنها أيضًا تدفئة المنازل وتوليد الكهرباء. تتمتع كامتشاتكا وتشوكوتكا وجزر الكوريل وإقليم بريمورسكي وسيبيريا الغربية وشمال القوقاز وإقليمي كراسنودار وستافروبول ومنطقة كالينينغراد بموارد كبيرة من الطاقة الحرارية الأرضية. تسمح الحرارة الحرارية عالية الجودة (خليط البخار والماء فوق 100 درجة مئوية) بالإنتاج المباشر للكهرباء.
عادة، يتم استخراج الخليط الحراري للبخار والماء من الآبار المحفورة على عمق 2-5 كم. كل بئر قادر على توفير الطاقة الكهربائية بقدرة 4-8 ميجاوات من مجال الطاقة الحرارية الأرضية الذي تبلغ مساحته حوالي 1 كم2. وفي الوقت نفسه، ولأسباب بيئية، من الضروري أيضًا أن يكون لديك آبار لضخ المياه الحرارية الأرضية إلى الخزان.
توجد حاليًا ثلاث محطات للطاقة الحرارية الأرضية تعمل في كامتشاتكا: Pauzhetskaya GeoPP، وVerkhne-Mutnovskaya GeoPP، وMutnovskaya GeoPP. وتبلغ القدرة الإجمالية لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية هذه أكثر من 70 ميجاوات. وهذا يجعل من الممكن تلبية 25% من احتياجات المنطقة من الكهرباء وتقليل الاعتماد على إمدادات زيت الوقود المستورد باهظ الثمن.
في منطقة سخالينعلى س. قام كوناشير بتشغيل الوحدة الأولى بقدرة 1.8 ميجاوات من محطة مندليفسكايا للطاقة الحرارية الأرضية والمحطة الحرارية الأرضية GTS-700 بقدرة 17 جيجا كالوري/ساعة. يتم استخدام معظم الطاقة الحرارية الأرضية منخفضة الجودة في شكل حرارة في الإسكان والخدمات المجتمعية والزراعة. وهكذا، في القوقاز، تبلغ المساحة الإجمالية للدفيئات التي يتم تسخينها بواسطة المياه الحرارية الأرضية أكثر من 70 هكتارا. تم بناء مبنى تجريبي متعدد الطوابق ويعمل بنجاح في موسكو، حيث يتم تسخين المياه الساخنة للاحتياجات المنزلية باستخدام حرارة منخفضة الجودة من الأرض.
وأخيرا، ينبغي أيضا أن نذكر محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة. الوضع معهم جيد نسبيًا من حيث تطورات التصميم: يتم إنتاج معدات محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة أو جاهزة للإنتاج في العديد من مؤسسات صناعة هندسة الطاقة، مع توربينات هيدروليكية بتصميمات مختلفة - محورية، شعاعية محورية، دافعة ، قطري، دلو. وفي الوقت نفسه، تظل تكلفة المعدات المصنعة في الشركات المحلية أقل بكثير من مستوى الأسعار العالمية. وفي كوبان، يجري إنشاء محطتين صغيرتين للطاقة الكهرومائية على النهر. بيشنكا في منطقة قرية كراسنايا بوليانا في سوتشي وتصريف نظام توزيع إمدادات المياه التقنية لمحطة كراسنودار للطاقة الحرارية. ومن المخطط بناء محطة صغيرة للطاقة الكهرومائية على تفريغ خزان كراسنودار بقدرة 50 ميجاوات. بدأ العمل على استعادة نظام محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة في منطقة لينينغراد. في 1970s وهناك، نتيجة لحملة تعزيز إمدادات الطاقة في المنطقة، توقفت أكثر من 40 محطة من هذا النوع عن العمل. ولا بد من تصحيح ثمار جنون العملاق القصير النظر الآن بعد أن أصبحت الحاجة إلى مصادر صغيرة للطاقة واضحة.
خاتمة
تجدر الإشارة إلى أنه لا توجد في روسيا حتى الآن قوانين تنظم الطاقة البديلة وتحفز تطورها. كما أنه لا يوجد هيكل يحمي مصالح الطاقة البديلة. على سبيل المثال، وزارة الطاقة الذرية تعمل بشكل منفصل في مجال الطاقة النووية. ومن المقرر رفع تقرير إلى الحكومة حول مبررات ضرورة وتطوير مفهوم مشروع القانون الاتحادي "في شأن تطوير مصادر الطاقة المتجددة". تتولى أربع وزارات مسؤولية إعداد هذا التقرير: وزارة الطاقة، ووزارة التنمية الاقتصادية، ووزارة الصناعة والعلوم، ووزارة العدل. ومن غير المعروف متى سيوافقون.
لكي تتطور الصناعة بسرعة وبشكل كامل، يجب أن ينص القانون على ذلك المزايا الضريبيةالشركات المنتجة للمعدات اللازمة لتوليد الطاقة من مصادر متجددة (على سبيل المثال، خفض معدل ضريبة القيمة المضافة إلى 10%) على الأقل. تعتبر قضايا إصدار الشهادات والترخيص مهمة أيضًا (في المقام الأول فيما يتعلق بالمعدات)، لأن أولوية الطاقة المتجددة يجب أيضًا أن تلبي متطلبات الجودة.
تطوير طرق بديلةيعوق منتجو وعمال مناجم مصادر الطاقة التقليدية إنتاج الطاقة: فهم يتمتعون بمواقع قوية في السلطة ولديهم الفرصة للدفاع عن مصالحهم. لا تزال الطاقة البديلة باهظة الثمن مقارنة بالطاقة التقليدية، لأن جميع مؤسسات التصنيع تقريبًا تنتج منشآت على دفعات تجريبية بكميات صغيرة جدًا، وبالتالي فهي باهظة الثمن. يتطلب تنظيم الإنتاج الضخم وإصدار الشهادات للمنشآت استثمارات كبيرة، وهي غائبة تمامًا. يمكن أن يساعد دعم الدولة في تقليل التكلفة. إلا أن ذلك يتعارض مع مصالح أولئك الذين تعتمد أعمالهم على إنتاج الوقود الهيدروكربوني التقليدي. لا أحد يحتاج إلى منافسة إضافية.
ونتيجة لذلك، فإن الاستخدام الأساسي للمصادر المتجددة وتطوير الطاقة البديلة يُعطى الأفضلية بشكل رئيسي في تلك المناطق التي يكون فيها هذا هو الحل الأكثر وضوحًا لمشاكل الطاقة الحالية. تمتلك روسيا موارد كبيرة من طاقة الرياح، بما في ذلك تلك المناطق التي لا يوجد بها مصدر طاقة مركزي - ساحل المحيط المتجمد الشمالي، وياكوتيا، وكامشاتكا، وتشوكوتكا، وسخالين، ولكن حتى في هذه المناطق مشاكل الطاقةوبالتالي، لم يتم بذل أي محاولة تقريبًا لحلها.
تمت مناقشة التطوير الإضافي للطاقة البديلة في "استراتيجية الطاقة الروسية للفترة حتى عام 2020". إن الأرقام التي يجب أن تحققها صناعة الطاقة البديلة لدينا منخفضة للغاية، والمهام ضئيلة للغاية، لذلك لا يمكننا أن نتوقع نقطة تحول في قطاع الطاقة الروسي. ومن المخطط بحلول عام 2020 توفير أقل من 1% من جميع موارد الوقود من خلال الطاقة البديلة. وتختار روسيا الصناعة النووية كأولوية في "استراتيجية الطاقة" لديها باعتبارها "الجزء الأكثر أهمية في قطاع الطاقة في البلاد".
في مؤخراوقد تم اتخاذ بعض الخطوات نحو تطوير الطاقة المتجددة البديلة. بدأت وزارة الطاقة مفاوضات مع الفرنسيين حول آفاق التعاون في مجال الطاقة البديلة. بشكل عام، يمكن الإشارة إلى أن حالة وآفاق تطوير الطاقة البديلة خلال السنوات العشر إلى الخمس عشرة القادمة تبدو مؤسفة بشكل عام.
قائمة المصادر المستخدمة
1. كوبيلوف ف. جغرافية الصناعة في روسيا ودول رابطة الدول المستقلة. درس تعليمي. – م: التسويق، 2001 – 184 ص.
2. فيديابين إم.في، ستيبانوف إم.في. الجغرافيا الاقتصادية لروسيا. – م: الأشعة تحت – م، 2002 – 533 ص.
3. موروزوفا تي.جي. الجغرافيا الاقتصادية لروسيا - الطبعة الثانية، الطبعة - م: UNITI، 2002 - 471 ص.
4. أروستاموف إي.أ. ليفاكوفا آي في باركالوفا إن.في. الأساسيات البيئيةالإدارة البيئية. م. إد. "داشكوف وك." 2002.
5. V. Volodin، P. Khazanovsky الطاقة، القرن الحادي والعشرون.-م 1998
6. أ. جولدين "محيطات الطاقة". م: الوحدة 2000
7. Popov V. المحيط الحيوي ومشاكل حمايته. كازان. 1981.
8. رحيلين ضد المجتمع والحياة البرية. م. العلوم. 1989.
9. لافروس ضد. مصادر الطاقة ك: NiT، 1997
10. إي بيرمان. الطاقة الحرارية الأرضية - موسكو: مير، 1978.
11. إل إس يوداسين. الطاقة: المشاكل والآمال. م: الوحدة. 1999.
من الصعب تخيل شخص حديث ليس على دراية بمشكلة تلوث الغلاف الجوي للأرض بمنتجات احتراق الهيدروكربونات. هناك عدد من الوثائق الدولية، وعلى رأسها اتفاقية كيوتو (1997 - 1999)، دليل على أن المجتمع الدولي وإدارات العديد من البلدان تشعر بالقلق إزاء كمية انبعاثات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي وتقترح عوامل مقيدة. إحدى طرق تقليل حرق المصادر الأولية هي استبدالها بأنواع بديلة من الطاقة.
حوادث محطات الطاقة النووية: 1979 محطة ثري مايل آيلاند للطاقة النووية، بنسلفانيا، الولايات المتحدة الأمريكية؛ 1986 محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية، أوكرانيا؛ 2011 كشفت محطة فوكوشيما-1 للطاقة النووية باليابان عن مشكلة عالمية جديدة للبيئة والإنسان، ويتم حلها أيضًا من خلال الطاقة البديلة. كمثال. لن تستخدم الحكومة الألمانية الطاقة النووية خلال السنوات التسع القادمة. البديل هو طاقة الرياح من بارنتس الساحلية وبحر الشمال والطاقة الشمسية وطاقة الكتلة الحيوية.
ومن بين مصادر الطاقة البديلة والمتجددة، فإن أكثر مصادر الطاقة طلبا في الوقت الحاضر هي الوقود الحيوي السائل، والوقود الحيوي الصلب، والغاز الحيوي، والطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
الوقود الحيوي السائل.
الوقود من المواد الخام النباتية أو الحيوانية والمخلفات الصناعية. يعد الوقود الحيوي ضروريًا لمحركات الاحتراق الداخلي (الإيثانول والميثانول والديزل الحيوي وما إلى ذلك)، أي أنه يمكن استخدامه في النقل البري. المنتجان الرئيسيان للوقود الحيوي السائل هما الولايات المتحدة الأمريكية والبرازيل، حيث يمثل كل منهما 45% من إجمالي الإنتاج العالمي. لن نصف العمليات التكنولوجية للإنتاج وتفاصيل الحصول على الوقود الحيوي السائل، وسأذكر فقط خصائصها الإيجابية والسلبية من المعلومات المتوفرة لدي.
يعتقد الخبراء أن العيوب الرئيسية في تطوير صناعة الوقود الحيوي هي:
– تقليص المساحات المخصصة للمحاصيل الغذائية وإعادة توزيعها لصالح محاصيل الوقود، مما يعني انخفاض إمدادات الأعلاف للدواجن والماشية.
- نتيجة لزيادة إنتاج الوقود الحيوي، قد يرتفع عدد الجياع على هذا الكوكب إلى أكثر من مليون شخص.
الميزة الرئيسية لحرق الوقود الحيوي هي التأثير البيئي. ويعتبر استخدام الوقود الحيوي "تكنولوجيا محايدة للكربون": أولا، يتم تثبيت الكربون الجوي (على شكل ثاني أكسيد الكربون) بواسطة النباتات، ثم يتم إطلاقه عندما يتم حرق المواد المشتقة من هذه النباتات. تجدر الإشارة إلى أن إجمالي كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة أثناء إنتاج واستخدام هذا الوقود الحيوي هي نفسها تقريبًا عند استخدام الوقود الأحفوري التقليدي، ولكن بالنسبة لنوع معين من النباتات.
ويمكن اعتبار العامل الإيجابي التالي هو استخدام الأراضي الزراعية التي تم إخراجها من التداول. إن زراعة المواد الخام لإنتاج الوقود الحيوي في هذه الأراضي ستؤدي إلى زيادة حصة الوقود الحيوي في وسائل النقل من 10% إلى 25%. يوجد في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا معيار للوقود الحيوي - وقود E85 (85٪ إيثانول و 15٪ بنزين). في عدد من الدول الأوروبية، يكون مزيج الكحول الإيثيلي والبنزين أرخص بنسبة 25٪ من البنزين النقي. تقدم حكومات عدد من البلدان حوافز ضريبية لبيع السيارات التي تعمل بالوقود الحيوي.
1. بناءً على الفوائد البيئية والاقتصادية للوقود الحيوي، هل تعتقد أنه إذا كان لديك سيارة شخصية، فهل من المفيد استخدام الوقود الحيوي فيها؟
الوقود الحيوي الصلب.
actwin,0,0,0,0;ScreenshotCaptor الحطب هو أقدم وقود يستخدمه الإنسان. حاليًا، تزرع غابات الطاقة الخاصة، والتي تتكون من أنواع نباتية سريعة النمو، والتي، نتيجة لمزيد من المعالجة، تستخدم كوقود بيولوجي صلب. بالإضافة إلى الحطب، فإن كريات الوقود والقوالب عبارة عن منتجات مضغوطة مصنوعة من نفايات الخشب: نشارة الخشب، ورقائق الخشب، واللحاء، ومخلفات قطع الأشجار، وما إلى ذلك. القش والنفايات الزراعية (قشور عباد الشمس، وقذائف الجوز، والسماد، وفضلات الدجاج) والكتلة الحيوية الأخرى، كلها هذا هو الوقود الحيوي الصلب.
هناك العديد من العروض في السوق لبيع مراجل الوقود الصلب للتدفئة والوقود الخاص بها على شكل حبيبات خشبية. كمثال يؤكد ربحية استخدام الوقود الحيوي الصلب، سأقدم ما يلي حقيقة مثيرة للاهتمام. الآن في أوروبا، وخاصة في أوكرانيا، منذ عام 2010، تمت زراعة الصفصاف السويدي للطاقة. يتمتع الصفصاف بزيادة كبيرة في الكتلة الحيوية وينمو في الأراضي الرطبة وفي الأراضي الصالحة للزراعة الطازجة.
عند الاحتراق، يكون محتوى الرماد منخفضًا. من حيث حرارة الاحتراق، فإن رقائق الصفصاف أدنى بنسبة 28٪ من الغاز الطبيعي، ولكنها أرخص بنسبة 2.5 إلى 4 مرات. تعمل الغلايات التي تستخدم نفايات الصفصاف المقولبة تلقائيًا وتحقق توفيرًا يصل إلى 75% مقارنة بالتسخين بالغاز. يتراوح نطاق الغلايات من 21 كيلووات إلى 1000 كيلووات، وهي مخصصة للمنازل الخاصة والبيوت والأكواخ والمرافق الصناعية.
2. أخبرني، في عصر ارتفاع أسعار الفحم والغاز والكهرباء، هل نحتاج إلى طاقة بديلة في شكل وقود حيوي صلب؟
يتم إنتاج الغاز الحيوي عن طريق تخمير الميثان (اللاهوائي، أي بدون الوصول إلى الهواء) للكتلة الحيوية، والذي يتحلل نتيجة لعمل ثلاثة أنواع من البكتيريا. هذه هي البكتيريا المحللة للحمض والميثان، ويتم تغذية كل نوع لاحق من البكتيريا من خلال نفايات النوع السابق. نتيجة للتخمر، تنشأ مركبات عضوية معقدة، وتحت تأثير البكتيريا، تتحول إلى غاز الميثان CH4 وثاني أكسيد الكربون CO2. المواد الخام لإنتاج الغاز الحيوي هي النفايات العضوية: السماد وفضلات الطيور والحبوب ومخلفات النباتات.
ويحتوي الغاز الحيوي الخام في المتوسط على 65% من الميثان و35% من ثاني أكسيد الكربون والرطوبة والشوائب الأخرى. تمامًا مثل الغاز الطبيعي، أي الغاز المستخرج من باطن الأرض، قبل استخدامه في محرك الاحتراق الداخلي، يخضع الغاز الحيوي للتخصيب (حتى محتوى الميثان بنسبة 95٪)، والتنقية، والتجفيف، والضغط.
إن الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيئية للغاز الحيوي المنقى والغاز الطبيعي متطابقة تقريبًا، وبالتالي يتم استخدام نفس معدات الوقود لهم. ويستخدم الغاز الحيوي كوقود في مراجل التدفئة والمولدات لإنتاج الطاقة الميكانيكية والكهربائية. عامل مهمتكنولوجيا الغاز الحيوي لمعالجة روث الماشية، روث الدجاج، روث الخنازير وغيرها من النفايات الزراعية العضوية، هناك تكوين الأسمدة الحيوية.
يحتوي الأسمدة الحيوية على جميع مكونات الأسمدة الضرورية (النيتروجين، الفوسفور، البوتاسيوم، العناصر الكبرى والصغرى) بشكل مذاب ومتوازن بالنسب اللازمة للنباتات، بالإضافة إلى منشطات النمو البيولوجي النشطة التي تزيد الإنتاجية مرتين أو أكثر. واليوم، يتم إدخال محطات الغاز الحيوي بشكل مكثف في القطاع الزراعي كمصدر بديل للوقود، وخاصة في المنازل الخاصة.
مثال على إنتاج الغاز الحيوي في المنزل (منطقة ليبيتسك، روسيا).
قام صاحب مزرعته بحفر حفرة كبيرة. لقد بطنته بحلقات خرسانية، ثم غطيته بجرس حديدي. قم بخلط 1.5 طن من السماد مع 3.5 طن من النفايات - الأوراق الفاسدة والقمم وما إلى ذلك. ضع الخليط في الحفرة. أضفت الماء بكمية بلغت فيها الرطوبة حوالي 60-70 بالمائة. باستخدام ملف، سخني الخليط إلى 35 درجة. تحت تأثير درجة الحرارة، بدأ الخليط في التخمر، وفي غياب إمدادات الهواء، ارتفعت درجة الحرارة إلى 70 درجة. استغرقت عملية الإنتاج أسبوعين.
لقد اتخذ الإجراءات اللازمة لمنع حدوث انفجار - حيث قام بتركيب ثقل موازن للقبة باستخدام الكابلات وإطلاق الغاز بشكل دوري. كنت أتلقى حوالي 40 مترًا مكعبًا من الغاز الحيوي يوميًا. تم استخدام الغاز لتدفئة المنزل. وكانت خمسة أطنان من الخليط كافية لتشغيل المنشأة لمدة ستة أشهر. تعتبر النفايات التي يتم الحصول عليها نتيجة التثبيت سمادًا ممتازًا للحديقة.
3. إذا كان لديك مزرعة خاصة وتربية الماشية والدواجن، أو كان لدى أقاربك أو أصدقائك مزرعة خاصة، وكانت المنطقة التي تعيش فيها بحاجة إلى تحويلها إلى غاز، فما هو القرار الذي ستتخذه بشأن إنشاء نظام تدفئة لمنزلك؟
طاقة شمسية.
يعد الاستخدام الواسع النطاق للطاقة الشمسية لتلبية الاحتياجات المنزلية (الإضاءة وتدفئة المنازل والمياه وما إلى ذلك) حقيقة ثابتة منذ زمن طويل في العديد من البلدان المتقدمة. إن التطور السريع للطاقة الشمسية القائمة على التقنيات الجديدة يجبرنا على إعادة التفكير في آفاق إمدادات الطاقة إلى منازلنا. الطاقة الشمسية صديقة للبيئة، وغير مكلفة نسبيًا، والأهم من ذلك أنها ستدوم إلى الأبد.
ناقشنا تفاصيل بناء مجمعات الطاقة الشمسية بأيدينا في المقالة http://site/page/solnechnaja-batareja-sdelaju-sam. البطارية الشمسية، سأفعل ذلك بنفسي. اليوم، نحن سعداء بشكل خاص بحقيقة أن أطفالنا مهتمون بالطاقة الشمسية واستخدامها في الاحتياجات اليومية. إليكم ما كتبه تلميذ بشكير من روسيا من روسيا، والذي صنع نموذجًا لمنزل مزود ببطارية شمسية: "إن استخدام الكهرباء من الألواح الشمسية مفيد ليس فقط لأنها رخيصة الثمن، ولكن أيضًا لأنها لا تضر بالبيئة.
لكن روسيا، وخاصة باشكيريا، لديها أيام مشمسة قليلة في السنة. ولذلك، ومن أجل تحقيق فائدة أكبر للطبيعة والاقتصاد، من المهم استخدام مصادر الطاقة مجتمعة، أي الطاقة الشمسية، التي ينبغي اعتبارها اليوم إضافة إلى موارد الطاقة الوقودية والهيدروليكية والنووية. حلمي هو إنشاء مدينة تعمل بالكامل بالطاقة الشمسية. من خلال محطة فضائية تقوم بتوجيه أشعة الشمس إلى نقطة محددة على الأرض".
أثناء زيارتي لأصدقائي الذين يعيشون في كييف في مبنى سكني جديد متعدد الطوابق، لاحظت حقيقة واحدة مثيرة للاهتمام. على مستوى سطح مبنى مكون من 22 طابقا توجد منصة مسيجة بحاجز. في هذا الموقع، تُزرع أشجار الزينة الخضراء، على الأرجح، في أواني خاصة. لا أعرف لماذا تم ذلك، ولم أتمكن من معرفة ذلك.
أثناء إقامتي مع أصدقائي انقطعت الكهرباء لمدة 4 ساعات (المنزل غير مزود بالغاز). موقد كهربائي، غلاية كهربائية، ماء ساخن، تدفئة، تلفزيون، إضاءة، كل شيء مطفأ! ماذا تفعل إذا كان هذا وقتا طويلا؟ خطرت في بالي فكرة على الفور، لماذا لا يتم تركيب ألواح شمسية على السطح بجوار المساحات الخضراء (مساحة السطح 20 - 50 متر مربع) وفي لحظات الانقطاع يتم توصيل الكهرباء للسكان وفق مخطط طوارئ منسق مع كهرباء البطاريات الشمسية وأجهزة التخزين.
4. برأيك هل الحلول التي اقترحتها لتركيب الألواح الشمسية على أسطح المباني الحديثة قابلة للتطبيق أم لا؟
طاقة الرياح.
تستخدم طاقة الرياح في مولدات الرياح لإنتاج الطاقة الكهربائية. ويختلف مصدر الطاقة هذا اختلافا جوهريا عن مصادر الطاقة الأولية، حيث لا توجد مواد خام ولا نفايات. الشرط المهم الوحيد لتوربينات الرياح هو ارتفاع متوسط مستوى الرياح السنوي.
بناءً على فرص السوق، يمكنك شراء توربينات الرياح مقابل أموال معقولة جدًا وتوفيرها سنوات طويلةاستقلال الطاقة لمنزلك. لا تزال مهمة توفير الطاقة المستقلة أو شبه المستقلة للإسكان من طاقة الرياح صعبة. ولأداء مثل هذه المهمة، يجب أن يبلغ قطر المروحة لتوربينات الرياح حوالي 20 مترًا، ولذلك، ينبغي النظر في استخدام مولد الرياح في المنزل من حيث التوفير الكبير في تكلفة إنتاج الحرارة وانخفاض في تكلفة إنتاج الحرارة. استهلاك الكهرباء من الشبكة.
ومع ذلك، من أجل تكوين رأي نهائي حول إمكانية استخدام توربينات الرياح في الحياة اليومية، سأقدم بعض الأرقام. وفقًا لليونسكو، من أجل العيش الواثق والمريح في منزل ريفي، يجب أن يكون استهلاك الكهرباء 2 كيلووات في الساعة على الأقل. في اليوم. ووفقا للخبراء الذين راقبوا استهلاك الكهرباء لعشرات الأسر، فإن استهلاك الكهرباء الحقيقي لأسرة مكونة من ثلاثة أفراد هو 3.5 كيلووات في الساعة. يوميًا (إضاءة، تلفزيون، كمبيوتر، مضخة، ثلاجة).
توربينات الرياح التي يتم إنتاجها بكميات كبيرة من قبل العديد من الشركات المصنعة بقدرة 1000 واط - 2000 واط بمتوسط سرعة رياح تبلغ 5 م / ث قادرة على توليد 8 كيلو وات في الساعة. ما يصل إلى 15 كيلو واط ساعة في اليوم. أي أنه يمكنهم بسهولة توفير الحد الأدنى من مصدر الطاقة المستقل لمنزل ريفي.
5. هل تعتقد أنه من المفيد تركيب مولد طاقة الرياح كمصدر مستقل لتزويد منزلك بالطاقة، في ظل الارتفاع الحالي في أسعار الكهرباء؟
إن المشاكل البيئية ومعدل النمو المتزايد في أسعار النفط والفحم والغاز الطبيعي تجبرنا على البحث عن طرق لحلها. وجهات نظر بديلةالطاقة، هذا هو واقع اليوم. يعتمد كل شيء تقريبًا على فهمنا وعلى أفعالنا الإضافية. أنا أؤمن بالنتائج الإيجابية لزيادة استخدام مصادر الطاقة غير التقليدية والمتجددة، بما في ذلك في الحياة اليومية، وقد ثبت ذلك بالممارسة.
عزيزي القارئ، لم يكن من قبيل الصدفة أن أختار الخطوط العريضة للمقال في شكل استطلاع. أتمنى حقًا بعد قراءة الأفكار التي عبرت عنها أن تبدي رأيك في التعليقات في أحد المجالات أو في جميع المجالات. المواضيع الأخرى لمنشوراتي تعتمد على فهمك واستجابتك. لن أتمكن من جمع هذه المعلومات بدونك. أتمنى للجميع النجاح في مساعيهم وهم في صحة كاملة.
