Технологии альтернативной энергетики, почему они не работают?

04-12-2021: UEFIMA.RU:  Мировое потребление электроэнергии растет с каждым годом. При этом традиционные производственные мощности становятся все более эффективными, рост населения увеличивается, что приводит к увеличению общего энергопотребления.

К примеру если взять цифровую экономику, на нее по данным Международного энергетического агентства, приходится примерно десятая часть общего потребления энергии, и эта доля возрастает.

Например, пару лет назад майнинг криптовалют был уделом гиков, а сейчас это направление в глобальном масштабе потребляет больше энергии, чем многие страны. Например, майнинг Bitcoin «съедает» за год 14,6 ТВт ч, а потребление республики Таджикистан за год составляет всего лишь 13 ТВт ч, по данным DigiEconomist, а ведь существуют и другие криптовалюты, например, на майнинг Ethereum за год уходит около 5 ТВт ч.

Нам необходимо все больше энергии, причем, за меньшие деньги. Чтобы обеспечить растущие глобальные запросы, энергетике нужны существенные изменения. Использование восстанавливаемых источников энергии, децентрализация генерации и широкое внедрение умных сетей приведут к радикальному снижению ее стоимости.

Альтернативная энергетика – совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, при этом представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии.

Виды альтернативной энергетики: солнечная энергетика, ветроэнергетика, волновая энергетика, биомассовая энергетика, градиент-температурная энергетика, приливная энергетика, геотермальная энергия и т.д.

Беспокойные дожди

Еще одна проблема с солнечными панелями – их использование в неблагоприятных погодных условиях. Ученые Дальнего Востока давно задались вопросом, как превратить проблему в преимущество и извлечь энергию из капель дождя.

Здесь сталкиваются две основные концепции. Сотрудники Университета Сучжоу, Китай, представили изобретение, состоящее из пластин из прозрачного полимера, улавливающего тонкие заряды, возникающие при стекании капель воды.

Их коллеги из Городского университета в Гонконге ответили устройством на основе политетрафторэтиленовой фольги на подложке из оксида индия и олова, накапливающей заряд в результате механического воздействия капель.

Демонстрация технологии получения энергии дождя

Демонстрация технологии получения энергии дождя, разработанной в Гонконгском университете. Второе решение на данный момент кажется, намного более эффективным и имеет большой коммерческий потенциал.

Авторы предполагают, что энергия капли (DEG) может использоваться в корпусах кораблей и даже в зонтах. Но сначала технология должна заинтересовать фотоэлектрическую промышленность и взять на себя роль естественного дополнения к классическим солнечным панелям.

Волновая энергия: Морские волновые электростанции

Преимущества строительства морских электростанций :

• лучшее использование волнового потенциала - большая доступная площадь для полей электростанции и, следовательно, также более высокая общая мощность для определенного географического местоположения
• возможность питания морских объектов
• возможность питания различных типов датчиков как автономной энергосистемы

Объективными недостатками плавучих объектов являются их надежность из-за агрессивной и механически непредсказуемой среды.

Благодаря значительному развитию морской нефтяной промышленности сегодня технически можно сделать многое по сравнению с 70-ми годами 20-го века, когда проекты были экономически интересными.

Буи
Мощность таких устройств составляет примерно до 50 кВт, но их преимуществом является возможность уложить большое количество на определенную поверхность, что компенсирует небольшую индивидуальную мощность.

Такие устройства особенно интересны для активных датчиков океана, таких как маяки, приманки для рыбы, гидролокаторы, ретрансляторы связи и тому подобное.

Archimedes Wave Swing

Он состоит из цилиндрической заполненной воздухом камеры, которую можно перемещать вертикально относительно закрепленного цилиндра меньшего диаметра.

Воздух в верхнем плавающем цилиндре шириной 10-20 м позволяет ему плавать. Когда волна проходит над буем, его глубина изменяется в соответствии с изменением давления, заставляя его двигаться вверх и вниз.

Относительное движение между закрепленной и плавающей частями используется для выработки энергии. Пока что AWS - самое мощное устройство, построенное для этой цели, 2 МВт. Пилотный проект планировалось запустить летом 2004 года в португальских водах.

Морская змея (Пеламис)

Конструкция работает по принципу соединенных буев, которые преобразуют вертикальное движение волн в горизонтальное движение поршней насоса по карданному принципу.

Система полностью отделена от моря. Он работает так, что насос, окрашенный в красный цвет на картинке ниже, нагнетает воздух в серый резервуар, который затем приводит в движение воздушную турбину и синий генератор, показанные на картинке ниже.

Таким образом достигается более равномерное вращение генератора, менее зависимое от стохастической природы волн.

Устройство находится в процессе создания прототипа и испытаний в рабочих условиях в шотландских водах. Размеры устройства - длина 120 м, диаметр 3,5 м, масса 750 т, максимальная мощность 750 кВт.

Волновая энергия : Волновые электростанции на побережье

Волновая энергия как электростанции, использующие энергию волн для выработки электроэнергии. Энергия волн - это возобновляемый источник энергии.

Это энергия, вызванная в основном действием ветра на поверхность океана. Чтобы использовать волновую энергию, мы должны выбрать место, где волны бывают достаточно частыми и достаточно сильными.

Энергия волны резко уменьшается с глубиной волны, и поэтому на глубине 50 м она составляет только 2% энергии чуть ниже поверхности. Мощность волн оценивается в 2х109 кВт, что соответствует мощности 10 кВт на 1 м цилиндра.

Эта мощность варьируется в зависимости от географического положения, от 3 кВт / м в Средиземном море до 90 кВт / м в Северной Атлантике. Энергия волны - возобновляемый источник. Он меняется со временем (зимой бывает все больше и больше волн) и носит случайный характер.

Турбина скважины

Преимущества строительства электростанций в непосредственной близости от берега по отношению к плавучим системам следующие:

• более легкое строительство благодаря использованию классических строительных машин
• более легкий уход за установкой, потому что не нужны водолазы и лодки
• более простой и быстрый осмотр и замена дефектных деталей
• они также могут служить волнорезом

Устройство работает таким образом, что волны вызывают перемещение уровня воды в замкнутой колонне, при этом воздух проталкивается через турбину в верхней части колонны. Самым большим успехом стала электростанция Лимпетнацна мощностью 500 кВт , которая была успешно интегрирована в электрическую систему Шотландии .

Технические ограничения конструкции:

• выбирая подходящее место, чем глубже море и тем больше волны
• плохая (эта) турбина из-за стохастического характера волн и, следовательно, потока, низкий КПД турбины Уэллса, т.е. 50-60% (двухходовая турбина, симметричный профиль лопастей, в котором используется преимущество всасывания и всасывания воздуха по сравнению с клапанами, поскольку у них есть определенный период времени для работы, а срок службы системы снижается)

Качающееся устройство

Устройство работает путем преобразования кинетической энергии волны в движение стопорной пластины и гидравлического насоса, который приводит в действие генератор. В Японии есть экспериментальный образец, но технические данные по конструкции и результатам измерений неизвестны.

Один из истинно альтернативных источников энергии. Энергия звука

Звук – это незаметный, невидимый резервуар энергии. И все же мы говорим о физической акустической волне, распространяющейся в воздухе.

Сан-Ву Ким представил прототип устройства, состоящего из пластин оксида цинка, разделенных электродами, предназначенного для поглощения звука и преобразования индуцированных колебаний в электричество. Изобретение сработало, но, как показала практика, кореец сильно переоценил эффективность своей идеи.

Даже самый мощный голос оказался слишком слабым, чтобы даже диод включить, не говоря уже о зарядке смартфона. Как видите, возвышенные афоризмы с большой силой произнесенных слов не переносятся на физику.

С другой стороны, мы не должны слишком легко сдаваться.

Если бы мы изменили предположения и применили аналогичный (но более качественный) материал к акустическим экранам по всей длине шумных дорог и шоссе, возможно, автомобильный шум однажды стал бы источником энергии для некоторых ламп или светофоров.