Альтернативные источники энергии

  В средней полосе гелиосистема лишь частично обеспечивает потребности отопления. Опыт эксплуатации показывает, что  сезонная экономия топлива за счет использования солнечной энергии  достигает 60%.

  [pic] [pic] [pic]

  [pic]

  Рис. 7. Солнечный дом

  2.4.ГЕЛИОСИСТЕМЫ  НА ШИРОТЕ 60°

  Одним из лидеров практического использования  энергии Солнца стала

  Швейцария. Здесь построено примерно 2600 гелиоустановок на кремниевых фотопреобразователях мощностью  от 1 до 1000 кВт и солнечных коллекторных устройств для получения тепловой энергии. Программа, получившая наименование “Солар-91” и осуществляемая под  лозунгом “За энергонезависимую  Швейцарию!”, вносит заметный вклад  в решение экологических проблем  и энергетическую независимость  страны импортирующей сегодня более 70 процентов энергии.

  Программа “Солар-91” осуществляется практически  без поддержки государственного бюджета, в основном, за счет добровольных усилий и средств отдельных граждан, предпринимателей и муниципалитетов.

  Гелиоустановку  на кремниевых фотопреобразователях, чаще всего мощностью 2-

  3 кВт, монтируют на крышах и  фасадах зданий. Она занимает  примерно 20-30 квадратных метров. Такая  установка вырабатывает в год  в среднем 2000 кВт/ч электроэнергии, что достаточно для обеспечения  бытовых нужд среднего швейцарского  дома и зарядки бортовых аккумуляторов  электромобиля. Дневной избыток  энергии в летнюю пору направляют  в электрическую сеть общего  пользования. Зимой же, особенно  в ночные часы, энергия может  быть бесплатно возвращена владельцу  гелиоустановки.

  Крупные фирмы монтируют на крышах производственных корпусов гелиостанции мощностью до 300 кВт. Одна такая станция может  покрыть потребности предприятия  в энергии на 50-70%.

  В районах альпийского высокогорья, где нерентабельно прокладывать линии электропередач, строятся автономные гелиоустановки с аккумуляторами.

  Опыт  эксплуатации свидетельствует, что  Солнце уже в состоянии обеспечить энергопотребности, по меньшей мере, всех жилых зданий в стране. Гелиоустановки, располагаясь на крышах и стенах зданий, на шумозащитных ограждениях автодорог, на транспортных и промышленных сооружениях  не требуют для размещения дорогостоящей  сельскохозяйственной или городской  территории.

  Автономная  солнечная установка у поселка  Гримзель дает электроэнергию для круглосуточного  освещения автодорожного тоннеля. Вблизи города Шур солнечные панели, смонтированные на 700-метровом участке  шумозащитного ограждения, ежегодно дают 100 кВт электроэнергии. Солнечные  панели мощностью 320 кВт, установленные по заказу фирмы Biral на крыше ее производственного корпуса в Мюнзингене, почти полностью покрывают технологические потребности предприятия в тепле и электроэнергии.

  Современная концепция использования солнечной  энергии наиболее полно выражена при строительстве корпусов завода оконного стекла в Арисдорфе, где  солнечным панелям общей мощностью 50 кВт еще при проектировании была отведена дополнительная роль элементов  перекрытия и оформления фасада.

  КПД кремниевых фотопреобразователей при  сильном нагреве заметно снижается  и, поэтому, под солнечными панелями проложены вентиляционные трубопроводы для прокачки наружного воздуха. Нагретый воздух работает как теплоноситель  коллекторных устройств. Темно-синие, искрящиеся на солнце фотопреобразователи  на южном и западном фасадах административного  корпуса, отдавая в сеть 9 кВт электроэнергии, исполняют роль декоративной облицовки.

  Один  из крупных разделов программы “Солар-91”  – развитие транспортных средств  использующих солнечную энергию, так  как автотранспорт “съедает”  четверть энергетических ресурсов необходимых  стране. Ежегодно в Швейцарии проводится международное ралли солнцемобилей  “Тур де сол”. Трасса ралли, протяженностью 644 километра, проложена по дорогам  северо-западной

  Швейцарии и Австрии. Гонки состоят из 6 однодневных  этапов, длина каждого

  – от 80 до 150 километров.

  Швейцарские граждане возлагают большие надежды  на децентрализованное производство электрической  и тепловой энергии собственными гелиоустановками. Это отвечает независимому и самостоятельному швейцарскому характеру, чувству цивилизованного собственника, не жалеющего средств ради чистоты  горного воздуха, воды и земли. Наличие  персональных гелиостанций стимулирует  развитие в стране электроники и  электротехники, приборостроения, технологии новых материалов и других наукоемких отраслей.

  В июне 1985 года Урс Мунтвайлер, 27-летний инженер из Берна, провел по Дорогам  Европы первое многодневное ралли легких электромобилей, оборудованных фотопреобразователями  и использующих для движения солнечную  энергию. В нем участвовало несколько  швейцарских самодельщиков, восседавших  в “поставленных на колеса ящиках из-под мыла” с прикрученными  к ним сверху солнечными панелями. Во всем мире тогда едва ли можно  было насчитать с десяток гелиомобилей.

  Прошло  четыре года. “Тур де сол” превратился  в неофициальный чемпионат мира. В пятом “солнечном ралли”, состоявшемся в 1989 году, участвовало свыше 100 представителей из ФРГ, Франции, Англии, Австрии,

  США и других стран. Тем не менее, больше половины гелиомобилей принадлежало по-прежнему швейцарским первопроходцам.

  В течение последующих пяти лет  появилось понятие "серийный гелиомобиль". Гелиомобиль считается серийным, если фирма-изготовитель продала не менее 10-ти образцов, и они имеют  сертификат, разрешающий движение по дорогам общего пользования.

  3. ТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗЕМЛИ.

  Издавна люди знают о стихийных проявлениях  гигантской энергии, таящейся в недрах земного шара. Память человечества хранит предания о катастрофических извержениях вулканов, унесших миллионы человеческих жизней, неузнаваемо изменивших облик многих мест на Земле. Мощность извержения даже сравнительно небольшого вулкана колоссальна, она многократно превышает мощность самых крупных энергетических установок, созданных руками человека. Правда, о непосредственном использовании энергии вулканических извержений говорить не приходится - нет пока у людей возможностей обуздать эту непокорную стихию, да и, к счастью, извержения эти достаточно редкие события. Но это проявления энергии, таящейся в земных недрах, когда лишь крохотная доля этой неисчерпаемой энергии находит выход через огнедышащие жерла вулканов.

  Энергетика  земли (геотермальная энергетика) базируется на использовании природной теплоты  Земли. Недра Земли таят в себе колоссальный, практически неисчерпаемый  источник энергии.

  Так, например, маленькая европейская  страна Исландия- "страна льда" в  дословном переводе - полностью обеспечивает себя помидорами, яблоками и даже бананами! Многочисленные исландские теплицы  получают энергию от тепла земли - других местных источников энергии  в Исландии практически нет. Зато очень богата эта страна горячими источниками и знаменитыми гейзерами-фонтанами  горячей воды, с точностью хронометра вырывающейся из- под земли. И хотя не исландцам принадлежит приоритет  в использовании тепла подземных  источников, жители этой маленькой  северной страны эксплуатируют подземную  котельную очень интенсивно.

  Столица - Рейкьявик, в которой проживает  половина населения страны, отапливается только за счет подземных источников. Но не только для отопления черпают  люди энергию из глубин земли. Уже  давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники. Первая такая электростанция, совсем еще  маломощная, была построена в 1904 году в небольшом итальянском городке  Лардерелло, названном так в честь  французского инженера Лардерелли, который  еще в 1827 году составил проект использования  многочисленных в этом районе горячих  источников. Постепенно мощность электростанции росла, в строй вступали все новые  агрегаты, использовались новые источники  горячей воды, и в наши дни мощность станции достигла уже внушительной величины-360 тысяч киловатт. В Новой

  Зеландии  существует такая электростанция в  районе Вайракеи, ее мощность

  160 тысяч киловатт. В 120 километрах  от Сан-Франциско в США производит  электроэнергию геотермальная станция  мощностью 500 тысяч киловатт.

  4.ЭНЕРГИЯ  МИРОВОГО ОКЕАНА

  Известно, что запасы энергии в Мировом  океане колоссальны, ведь две трети  земной поверхности (361 млн. кв. км) занимают моря и океаны: акватория Тихого океана составляет 180 млн. кв. км, Атлантического – 93 млн. кв. км, Индийского – 75 млн. кв. км. Так, тепловая энергия, соответствующая  перегреву поверхностных вод  океана по сравнению с донными, скажем, на 20 градусов, имеет величину порядка 1026 Дж.

  Кинетическая  энергия океанских течений оценивается  величиной порядка 1018

  Дж. Однако пока что люди умеют использовать лишь ничтожные доли этой энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений, так  что такая энергетика до сих пор  казалась малоперспективной.

  Происходящее  весьма быстрое истощение запасов  ископаемых топлив, использование которых  к тому же связано с существенным загрязнением окружающей среды, заставляет ученых и инженеров уделять все  большее внимание поискам возможностей рентабельной утилизации обширных и  безвредных источников энергии, в том  числе и энергии в Мировом  океане.

  Широкая общественность еще не знает, что  поисковые работы по извлечению энергии  из морей и океанов приобрели  в последние годы в ряде стран  уже довольно большие масштабы и  что их перспективы становятся все  более обещающими.

  Океан таит в себе несколько различных  видов энергии: энергию приливов и отливов, океанских течений, термальную энергию, и др.

  4.1. ЭНЕРГИЯ ПРИЛИВОВ

  Веками  люди размышляли над причиной морских  приливов и отливов.

  Сегодня мы достоверно знаем, что могучее  природное явление – ритмичное  движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Приливные  волны таят в себе огромный энергетический потенциал – 3 млрд. кВт.

  Наиболее  очевидным способом использования  океанской энергии представляется постройка приливных электростанций (ПЭС).

  Энергию приливов на протяжении веков человек  использовал для приведения в  действие мельниц и лесопилок. Но с появлением парового двигателя она была предана забвению до середины 60-х годов, когда были пущены первые ПЭС во Франции и СССР.

  С 1967 г. в устье реки Ранс во Франции  на приливах высотой до 13 метров работает ПЭС мощностью 240 тыс. кВт с годовой  отдачей 540 тыс. кВтч. В СССР инженером  Л.Б.Бернштейном был разработан удобный  способ постройки блоков ПЭС, буксируемых  на плаву в нужные места. Его идеи были проверены на ПЭС, построенной  в 1968 году в Кислой Губе около Мурманска.

  Сейчас  создан проект Мезенской ПЭС на Белом  море, мощностью 11,4 ГВт.

  К числу энергетических ресурсов Мирового океана относят также энергию  волн и температурного градиента. Энергия  ветровых волн суммарно оценивается  в 2,7 млрд. кВт в год. Опыты показали, что ее следует использовать не у  берега, куда волны приходят ослабленными, а в открытом море или в прибрежной зоне шельфа. В некоторых шельфовых  акваториях волновая энергия достигает  значительной концентрации: в США  и Японии – около 40 кВт на метр волнового фронта, а на западном побережье

  Великобритании  – даже 80 кВт на 1 метр. Использование  этой энергии, хотя и в местных  масштабах, уже начато в Великобритании и Японии.

  Британские  острова имеют очень длинную  береговую линию, во многих местах море остается бурным в течение длительного  времени. По оценкам ученых, за счет энергии морских волн в английских территориальных водах можно  было бы получить мощность до 120 ГВт, что  вдвое превышает мощность всех электростанций, принадлежащих Британскому центральному электроэнергетическому управлению.

  Бакены  и маяки, использующие энергию волн, уже усеяли прибрежные воды

  Японии. В течение многих лет бакены - свистки береговой охраны США  действуют благодаря волновым колебаниям. Сегодня вряд ли существует прибрежный район, где не было бы своего собственного изобретателя, работающего над созданием  устройства, использующего энергию  волн.

  4.2.ЭНЕРГМЯ  ОКЕАНСКИХ ТЕЧЕНИЙ

  Не  так давно группа ученых океанологов  обратила внимание на тот факт, что  Гольфстрим несет свои воды вблизи берегов Флориды со скоростью 5 миль в час. Идея использовать этот поток  теплой воды была весьма заманчивой.

  Возможно  ли это? Смогут ли гигантские турбины  и подводные пропеллеры, напоминающие ветряные мельницы, генерировать электричество, извлекая энергию из течений и  воли? "Смогут" - таково в 1974 году было заключение