Alternatiivsed energiaallikad: ebatavalised kodutoidud

Energiaressursside tootmiseks kaevandatavate maavarade hulk kasvab pidevalt ja päev pole enam kaugel, kui need otsa saavad. Nende muundamisel soojuseks ja elektriks muutub keskkonnareostus vaatamata keskkonnameetmete kasutuselevõtule aina intensiivsemaks. Sellel taustal võib olukorrast väljapääsuks olla tuntud arendamine ja uute alternatiivsete energiaallikate otsimine.

Taastumatud ressursid

Pikka aega on inimesed kasutanud oma kodu kütmiseks ja valgustamiseks taastumatuid ressursse.

Alguses oli tegemist erinevat tüüpi kivisöega ning geoloogia arengu ja maardlate avastamisega tekkisid tehnoloogiad, mis võimaldasid selleks kasutada nafta- ja gaasiressursse.

Nende kogusele ja varudele ei mõelnud alguses keegi. Kuid tööstustoodangu kasvu ja igapäevaelus tarbimise suurenemisega on need varud tugevalt ammendunud ning nende uurimine ja tootmine raskesti ligipääsetavates piirkondades ei tasu sageli ära. Juba praegu maksab keskmine majapidamine pool auto kütte-, valgustus- ja kütusekulust. Tulevikus see summa ainult suureneb.

Kaasaegsetes tingimustes püüab inimkond muuta energiaks mistahes loodusnähtusi, olgu selleks siis vee või tuule liikumine, päikesevalgus või maasoojus. Paljud riigid töötavad välja vastavaid seadusi, mis reguleerivad nende kasutamist, et vältida konflikte piirialadel.

Alternatiivse energia allikad

Kõige olulisemate alternatiivenergia tüüpide arv kordab maiste elementide - tule, vee, maa ja õhu - arvu. Just neid püütakse kasutada traditsiooniliste ressursside asendamiseks soojus- ja elektritööstuses. Paljude riikide teadlased ja insenerid otsivad uusi, tõhusamaid ja kõige odavamaid meetodeid.

Päikese aktiivsus

Valgusti poolt eralduva energia muundamine soojuseks ja elektriks koduseks ja tööstuslikuks vajaduseks on esimene energiaressurss, mida hakati uurima. Selle kasutamine on seotud päikesevalguse ja pooljuhtide füüsikaliste omadustega elektrienergia tootmiseks.

Selle genereerimiseks on olemas spetsiaalsed elektrijaamad, mis on varustatud suure hulga räni päikesepaneelidega. Soojuse tootmine päikeseenergiast põhineb vedelate ja gaasiliste ainete termodünaamika seadustel. Selleks paigaldatakse jaamad, mis koosnevad soojust tootvatest kollektoritest.

Päikesepaneeli töö põhineb fotoelektrilise efekti fenomenil. Selliseid akusid on praegu palju modifikatsioone ja töö nende moderniseerimiseks ei lõpe.

On käsitöölisi, kes kasutavad seda meetodit kodus energiaga varustamiseks. Allikas on päikesepaneelid, mis on kõige sagedamini paigaldatud katusele. Selleks peate ostma spetsiaalsed elemendid, mis koosnevad ühe- ja mitmekiibilistest fotoosakestest, kuna te ei saa neid ise valmistada.

Monoosakeste kasutusiga on lühem, kuid efektiivsus on kõrgem - umbes kolmteist protsenti. Polükristallilised on pika kasutuseaga, efektiivsusega alla üheksa protsendi, kuid erinevalt monokristallilistest võivad need töötada ka pilvise ilmaga.

Päikesepatarei ise valmistamiseks vajate:

• Valmistage orgaanilisest või muust materjalist läbipaistev korpus.
• Tehke tugev raam.
• Iga metall või puit sobib.
• Ühendage fotoelemendid vooluringiks ja asetage need korpusesse.

Kristalle tuleb nende hapruse tõttu käsitseda väga ettevaatlikult. Paigaldage seade täielikult. Sel viisil saadud elekter kasutatakse majapidamistarbeks.

Päikeseenergia kasutamise eelised:

• Päikeseenergia on lõputu.
• Elektrienergia tootmine sellises paigaldises on vaikne.
• Seadmed on madala hinnaga ja neid saab osaliselt ise valmistada.
• Ei vaja inimese sekkumist.

Muidugi on teatud puudused, millele sisaldab järgmist:

• Kristallid ise ja teed ühendavad tööd.
• Ebaolulised mürgised heitmed töö ajal.
• Energiasalvestite kõrge hind.
• Madal tõhusus nõuab rajatise täielikuks toiteks suure hulga akude kasutamist.

Tuul voolab

Selline ressursside säästmise viis põhineb õhuvoolu liikumapaneva jõu muutmisel elektrienergiaks. Selleks leiutati tuulepargid. Neid seadmeid saab paigaldada igasse tugipunkti: maal, merel, mägedes. Oleks tuul. Nende põhiosa moodustavad erinevate modifikatsioonide (horisontaalsed, vertikaalsed) generaatorid. Horisontaalse teljega tuulikud hõivavad suurema ala kui vertikaalsed. Kõik need on erineva võimsusega, varustatud erinevat tüüpi ja erineva arvu labadega, kuid on mõeldud täitma ühte funktsiooni – tootma odavat elektrit.

Hüdroelektrigeneraatori töös pole midagi keerulist. Labade pöörlemine toimub tuuleiilide tõttu ja ülekandeseadme kaudu juhitakse need generaatorisse. Mõlemad seadmed asetatakse pöörlevasse gondlisse teatud kõrgusele. Selle liikumine piki tasapinda sõltub tuule suunast. Astmetrafo ja automaatikaseadmete abil valatakse elekter ühtsesse elektrisüsteemi.

Tuuleelektrijaamade eelised on järgmised:

• Need ei tekita kahjulikke heitmeid ega jäätmeid.
• Täiesti autonoomne.
• Tuuleenergia on praktiliselt lõputu.

Puuduste hulka kuuluvad:

• Nõuab pidevat õhuvoolu.
• Jaamavarustus on kallis.
• Kõrge mürataseme ja elektromagnetvälja tõttu vajavad need paigutamist kaugematesse piirkondadesse.
• Suur okupeeritud territoorium.

Vee jõud

Selle loodusliku struktuuri uurimisest hakkas arenema terve tööstusharu – hüdroenergia. Samuti muudab see hüdroelektrijaamades veevoolu elektrienergiaks. Näiteks Venemaal on suurem osa suurtest jõgedest blokeeritud mitme hüdroelektrijaama poolt.

Need põhinevad ka labadega generaatoril, mida juhib jõe vool. Seejärel eemaldatakse sellest muundurite abil elekter. See on üks odavamaid energialiike, kuid sellel on ka omad miinused:

• Rannikualad on üle ujutatud.
• Jõeelanike arv väheneb.
• Selliste ehitiste ümber kostab pidev sumin.

Viimastel aastatel on teadlastel õnnestunud saada energiat merevee liikumisest tõusude ja mõõnade ajal. Rannikuala piirkondadesse, kus see nähtus on kõige enam väljendunud, ehitatakse loodete elektrijaamu. Sellise jaama tööpõhimõte on järgmine: tõusulaine alguses avanevad sisselaskeavad ja pööravad generaatori võlli. Kuue tunni pärast need suletakse, avatakse nädalavahetus ja protsess on vastupidine.

Sellistele objektidele omased eelised, on järgmised:

• Operatsiooni odavus.
• Sellised jaamad meelitavad turiste, mis on finantsiliselt kasulik.

Puudused on tavaliselt tingitud:

• Selliste konstruktsioonide ehitamine on väga kulukas.
• Kahjulikud mõjud mereelustikule.
• Vale disain võib põhjustada ümbritseva ala üleujutusi.

On veel üks suuremahuline projekt suurte väinade sulgemiseks hüdroelektrijaamadega, nagu tuuleturbiinid. Kõrge hinna, aga ka tehnilise ja poliitilise poole raskuste tõttu ei ulatu sellised plaanid paberjoonistest kaugemale.

Maa loomulik soojus

Seda tüüpi alternatiivse elektrienergia tööstuse kasutamine algas suhteliselt hiljuti. Geotermilisi rajatisi kasutatakse kohtades, kus sellised allikad tulevad pinnale, ja kõrge soojusaktiivsusega piirkondades. Sellise piirkonna näide Venemaal on paljude geisritega Kamtšatka.

Seda energiat toodetakse spetsiaalsete pumpade abil, mis võimaldavad kasutada maapõue soojust infrastruktuurirajatiste kütmiseks ja valgustamiseks. Soojuspumbad on erineva võimsuse ja disainiga. Pumba ehitusmeetodil on määrav esmane soojusenergia allikas, seetõttu on olemas järgmist tüüpi paigaldised: muld - vesi ja vesi - vesi, õhk - vesi ja pinnas - õhk, vesi - õhk ja õhk - õhk, freoon - vesi ja freoon - õhku.

Bioloogiline kütus

Kõik biokütused on loodud looduslikest orgaanilistest materjalidest. Sõltuvalt agregatsiooni olekust võib see olla:

• Tahke (küttepuitbrikett ja -graanul).
• Vedelik (biodiisel, bioetanool ja muud liigid).
• Gaasiline (biogaas ja biovesinik).

Bioloogiline gaas saadakse orgaanilise tooraine või tootmise kõrvalsaaduste töötlemisel. See koosneb metaani, vesiniksulfiidi ja süsinikdioksiidi segust.

Sellise seadistuse peamised üksikasjad on järgmised:

• Suletud konstruktsiooniga paak.
• Sisu segamiseks on vaja segisti või tigu.
• Tooraine ja vee toitekollektor.
• Jäätmebiogaasigaasi väljalaskeava.
• Jäätmete prahi eemaldamise torustik.

Väga sageli asuvad need seadmed maa all suletud silos. Hävimise vältimiseks peab siserõhu reguleerimine olema konstantne, gaasi õigeaegselt välja pumbata. Mullaväetis on kõrvalsaadus, mille kasutamine mõjutab soodsalt saagikust.

Selliste paigaldiste kasutamine on seotud tekkivate gaasiliste toodete tõttu suurenenud plahvatusohtlikkusega. Lisaks on biogaas inimestele sissehingamisel ohtlik.

Biotehnoloogia tooteid kasutatakse laialdaselt era- ja tööstusruumide kütmiseks, köögis maagaasi asendamiseks, soojuselektrijaamades kütusena. See on taastuv ja taskukohane loodusvara.

Selle meetodi puudused on järgmised:

• Põlemissaaduste mürgisus.
• Biogaasijaama kõrge hind.

Uuenduslikud ideed

Kui palju loodusnähtusi ja elusorganisme maailmas eksisteerib, nii palju ebatavalisi elektriallikaid saab leiutada. Täielikus mõttes on elav näide vetikate nagu klorella kasutamine. Ta leidis oma peamise rakenduse mereelustiku valguallikana.

Nüüd võtavad astronaudid selle endaga kosmosesse kaasa, et teha katseid nullgravitatsiooniga kasvamise ja hapnikuallikana.

Lähituleviku esmaseks ülesandeks on meetodi leiutamine vetikarakkudes päikeseenergia salvestamiseks ja akumuleerimiseks tööstuslikus mastaabis. Fotosünteesi protsessis olev elusrakk toodab ise hapnikku süsinikdioksiidi neelates. Just katsed selle protsessi ülekandmiseks energiatasandile on praegu ülesanne number üks. Paljudes selliste põllukultuuride kasvatamiseks sobivates piirkondades tehakse sarnaseid katseid.

Teine ebatraditsioonilise energia ladu on elektrilised nähtused atmosfääris. Kõikidele hoonetele paigaldatakse piksevardad vältimaks pikse kahjustavat mõju. Selle elemendi vallutamise raskused seisnevad voolu ja pinge tohutus tugevuses puhangu hetkel. See nõuab võimsate süsteemide loomist selle atmosfäärinähtuse kaitseks ja energia salvestamiseks. Tuntud on ka katsed kasutada atmosfääri staatilist pinget.

Vaatamata kõikidele raskustele, mis teadusuuringute ja praktilise rakendamise käigus tekivad, ei seisa alternatiivsete tehnoloogiate kasutuselevõtt paigal. Leitakse võimalusi paigaldiste ja muundurite maksumuse vähendamiseks, katsetatakse uusi energia kogumise ja salvestamise meetodeid. Taastuvatest toorainetest toodetud elektri osakaal kasvab iga aastaga.