Alternativní zdroje energie: netradiční druhy potravin pro domácnost

Množství nerostů vytěžených pro výrobu energetických zdrojů neustále roste a není daleko den, kdy dojdou. Když se přeměňují na teplo a elektřinu, znečištění životního prostředí je stále intenzivnější, a to i přes zavádění ekologických opatření. Na tomto pozadí může být rozvoj známých a hledání nových alternativních zdrojů energie východiskem z této situace.

Neobnovitelné zdroje

Lidé již dlouhou dobu využívají k vytápění a osvětlení svých domovů neobnovitelné zdroje.

Nejprve se jednalo o různé druhy uhlí a s rozvojem geologie a objevováním ložisek se objevovaly technologie, které k tomu umožňovaly využívat zdroje ropy a plynu.

O jejich množství a zásobách zpočátku nikdo nepřemýšlel. Ale s růstem průmyslové výroby a nárůstem spotřeby v běžném životě se tyto zásoby silně vyčerpaly a jejich průzkum a produkce v těžko dostupných oblastech se velmi často nevyplácí. Již nyní stojí průměrná domácnost polovinu nákladů na vytápění, osvětlení a pohonné hmoty automobilu. V budoucnu se tato částka bude jen zvyšovat.

V moderních podmínkách se lidstvo snaží přeměnit jakékoli přírodní jevy na energii, ať už jde o pohyb vody nebo větru, sluneční světlo nebo teplo země. Mnoho států vypracovává příslušné zákony upravující jejich používání, aby se předešlo konfliktům v pohraničních oblastech.

Zdroje alternativní energie

Počet nejvýznamnějších druhů alternativní energie opakuje počet pozemských prvků - oheň, voda, země a vzduch. Právě jimi se lidé snaží nahradit tradiční zdroje v teplárenství a energetice. Vědci a inženýři z mnoha zemí se zabývají hledáním nových, účinnějších a nejméně nákladných metod.

Sluneční aktivita

Transformace energie uvolněné svítidlem na teplo a elektřinu pro domácí a průmyslové potřeby je vůbec prvním energetickým zdrojem, který se začal zkoumat. Jeho použití souvisí s fyzikálními vlastnostmi slunečního záření a polovodičů k výrobě elektrické energie.

K jeho výrobě existují speciální elektrárny vybavené velkým množstvím křemíkových solárních panelů. Výroba tepla ze sluneční energie na základě zákonů termodynamiky kapalných a plynných látek. K tomu jsou instalovány stanice sestávající z kolektorů, které generují teplo.

Práce solárního panelu je založena na jevu fotoelektrického jevu. Nyní existuje mnoho úprav takových baterií a práce na jejich modernizaci nekončí.

Existují řemeslníci, kteří tuto metodu využívají k zásobování energií doma. Zdrojem jsou solární panely, nejčastěji instalované na střeše. K tomu je potřeba zakoupit speciální prvky skládající se z jednočipových a vícečipových fotočástic, protože si je sami vyrobit nemůžete.

Životnost monočástic je kratší, ale účinnost je vyšší – asi třináct procent. Polykrystalické mají dlouhou životnost s účinností necelých devět procent, ale na rozdíl od monokrystalických dokážou fungovat i při zatažené obloze.

Chcete-li vyrobit solární baterii sami, potřebujete:

• Vyrobte průhledné tělo z organického nebo jiného materiálu.
• Vytvořte silný rám.
• Postačí jakýkoli kov nebo dřevo.
• Sestavte fotobuňky do obvodu a umístěte je do pouzdra.

S krystaly je nutné zacházet velmi opatrně kvůli jejich křehkosti. Kompletně namontujte jednotku. Takto získaná elektřina slouží pro potřeby domácnosti.

Výhody využití solární energie:

• Solární energie je nekonečná.
• Výroba elektřiny v takovém zařízení je tichá.
• Zařízení má nízkou cenu a lze jej částečně vyrobit svépomocí.
• Nevyžaduje zásah člověka.

Samozřejmě existují určité nevýhody, ke kterým zahrnout následující:

• Samotné krystaly a díla k propojení silnice.
• Nevýznamné toxické emise během práce.
• Vysoká cena zařízení pro ukládání energie.
• Nízká účinnost vyžaduje použití velkého počtu baterií pro plné napájení zařízení.

Vítr proudí

Tento způsob úspory zdrojů je založen na přeměně hnací síly proudění vzduchu na elektřinu. Za tímto účelem byly vynalezeny větrné elektrárny. Tyto instalace mohou být instalovány na jakémkoli místě podpory: na zemi, na moři, v horách. Byl by vítr. Jejich hlavní součástí jsou generátory různých modifikací (horizontální, vertikální). Větrné mlýny s horizontální osou zabírají větší plochu než vertikální. Všechny mají jiný výkon, jsou vybaveny jiným typem a počtem lopatek, ale jsou určeny k plnění jedné funkce – k výrobě levné elektřiny.

V provozu vodního generátoru není nic složitého. K rotaci lopatek dochází vlivem poryvů větru a přes převodovou jednotku jsou přiváděny do alternátoru. Obě tato zařízení jsou umístěna v otočné gondole v určité výšce. Jeho pohyb po rovině závisí na směru větru. S pomocí stupňovitého transformátoru a automatizačních zařízení se elektřina nalévá do jediného energetického systému.

Výhody větrných elektráren jsou následující:

• Neprodukují škodlivé emise a odpad.
• Zcela autonomní.
• Větrná energie je prakticky nekonečná.

Mezi nevýhody patří:

• Vyžaduje nepřetržité proudění vzduchu.
• Vybavení stanice je drahé.
• Vzhledem k vysoké hladině hluku a elektromagnetickému poli vyžadují umístění v odlehlých oblastech.
• Velké obsazené území.

Síla vody

Ze studia této přírodní stavby se začalo rozvíjet celé odvětví – vodní energie. Přeměňuje také proudění vody na elektrickou energii ve vodních elektrárnách. Například v Rusku je většina velkých řek blokována několika vodními elektrárnami.

Jejich základem je také generátor s lopatkami, který je poháněn tokem řeky. Poté se z něj pomocí měničů odebere elektřina. Jedná se o jeden z nejlevnějších druhů energie, ale má to i své nevýhody:

• Pobřežní oblasti jsou zaplaveny.
• Populace obyvatel řeky klesá.
• Kolem takových struktur je neustálý hukot.

V posledních letech se vědcům daří získávat energii z pohybu mořské vody během přílivu a odlivu. Přílivové elektrárny se budují v oblastech pobřežního pásu, kde je tento jev nejvýraznější. Princip fungování takové stanice je následující: na začátku přílivu se vstupy otevírají a otáčejí hřídel generátoru. Po šesti hodinách se zavřou, otevřou víkend a proces je obrácený.

Výhody, které jsou těmto objektům vlastní, jsou následující:

• Levnost provozu.
• Takové stanice přitahují turisty, což je výhodné z hlediska financí.

Nevýhody jsou obvykle připisovány:

• Výstavba takových konstrukcí je velmi nákladná.
• Nežádoucí účinky na mořský život.
• Nesprávný návrh může vyvolat zaplavení okolí.

Existuje další rozsáhlý projekt na uzavření velkých průlivů pomocí vodních elektráren, jako jsou větrné turbíny. Kvůli vysokým nákladům a problémům z technické a politické stránky však takové plány nepřesahují papírové výkresy.

Přirozené teplo země

Použití tohoto typu alternativního energetického průmyslu začalo relativně nedávno. Geotermální instalace se používají v místech, kde takové zdroje vycházejí na povrch a v oblastech s vysokou tepelnou aktivitou. Příkladem takové oblasti v Rusku je Kamčatka s mnoha gejzíry.

Tato energie je generována pomocí speciálních čerpadel, která umožňují využít teplo z podloží pro vytápění a osvětlení objektů infrastruktury. Tepelná čerpadla mají různé výkony a provedení. Při způsobu stavby čerpadla je rozhodující primární zdroj tepelné energie, proto existují tyto typy instalací: půda - voda a voda - voda, vzduch - voda a půda - vzduch, voda - vzduch a vzduch - vzduch, freon - voda a freon - vzduch.

Biologické palivo

Všechna biopaliva jsou vyrobena z přírodních organických materiálů. V závislosti na stavu agregace to může být:

• Pevné (palivové dřevěné brikety a pelety).
• Kapalné (bionafta, bioetanol a další druhy).
• Plynné (bioplyn a biovodík).

Biologický plyn se získává zpracováním organických surovin nebo vedlejších produktů výroby. Skládá se ze směsi metanu, sirovodíku a oxidu uhličitého.

Hlavní detaily takového nastavení jsou:

• Nádrž uzavřené konstrukce.
• K promíchání obsahu je potřeba mixér nebo šnek.
• Přívodní potrubí pro suroviny a vodu.
• Výstup odpadního bioplynu.
• Potrubí pro odstraňování odpadu.

Velmi často se toto zařízení nachází pod zemí v utěsněném sile. Aby se zabránilo zničení, musí být regulace vnitřního tlaku konstantní a plyn musí být včas odčerpáván. Půdní hnojivo je vedlejší produkt, jehož použití má příznivý vliv na výnos.

Použití takových zařízení je spojeno se zvýšenou výbušností v důsledku vznikajících plynných produktů. Kromě toho je bioplyn při vdechování nebezpečný pro člověka.

Biotechnologické produkty jsou široce používány pro vytápění soukromých a průmyslových prostor, nahrazují zemní plyn v kuchyni a lze je použít jako palivo v tepelných elektrárnách. Je to obnovitelný a cenově dostupný přírodní zdroj.

Nevýhody této metody jsou:

• Toxicita produktů spalování.
• Vysoká cena bioplynové stanice.

Inovativní nápady

Kolik přírodních jevů a živých organismů existuje na světě, tolik nekonvenčních zdrojů elektřiny lze vynalézt. Živým příkladem je v plném smyslu použití řas, jako je chlorella. Své hlavní uplatnění našla jako zdroj bílkovin pro mořský život.

Nyní ji astronauti berou s sebou do vesmíru k experimentům s růstem v nulové gravitaci a jako zdroj kyslíku.

Prvořadým úkolem blízké budoucnosti je vynalezení způsobu ukládání a akumulace sluneční energie v buňkách řas v průmyslovém měřítku. Živá buňka v procesu fotosyntézy sama o sobě produkuje kyslík absorbováním oxidu uhličitého. Právě experimenty převést tento proces do energetické roviny jsou v současnosti úkolem číslo jedna. V mnoha oblastech vhodných pro pěstování takových plodin probíhají podobné experimenty.

Další zásobárnou netradiční energie jsou elektrické jevy v atmosféře. Na všech budovách jsou instalovány hromosvody, aby se zabránilo škodlivým účinkům blesku. Obtíže při dobývání tohoto prvku spočívají v obrovské síle proudu a napětí v okamžiku vypuknutí. To vyžaduje vytvoření výkonných systémů pro ochranu a skladování energie tohoto atmosférického jevu. Známé jsou i pokusy o využití statického namáhání atmosféry.

Navzdory všem potížím, které se objevují při výzkumu a praktické aplikaci, zavádění alternativních technologií nestojí na místě. Hledají se způsoby, jak snížit náklady na instalace a konvertory, testují se nové způsoby sběru a skladování energie. Podíl elektřiny vyrobené z obnovitelných surovin se každým rokem zvyšuje.