Alternatívne zdroje energie: netradičné druhy potravín pre domácnosť

Množstvo nerastov vyťažených na výrobu energetických zdrojov neustále rastie a nie je ďaleko, kedy sa minú. Keď sa premenia na teplo a elektrinu, znečistenie životného prostredia je stále intenzívnejšie, a to aj napriek zavádzaniu ekologických opatrení. Východiskom z tejto situácie môže byť rozvoj známych a hľadanie nových alternatívnych zdrojov energie.

Neobnoviteľné zdroje

Ľudia už dlho využívajú neobnoviteľné zdroje na vykurovanie a osvetlenie svojich domovov.

Najprv to boli rôzne druhy uhlia a s rozvojom geológie a objavovaním ložísk sa objavovali technológie, ktoré na to umožňovali využívať zdroje ropy a plynu.

Na ich množstvo a zásoby spočiatku nikto nemyslel. No s rastom priemyselnej výroby a nárastom spotreby v každodennom živote sa tieto zásoby značne vyčerpali a ich prieskum a produkcia v ťažko dostupných oblastiach sa veľmi často nevypláca. Už teraz priemernú domácnosť stojí polovicu nákladov na kúrenie, osvetlenie a pohonné hmoty auta. V budúcnosti sa táto suma bude len zvyšovať.

V moderných podmienkach sa ľudstvo snaží premeniť akékoľvek prírodné javy na energiu, či už je to pohyb vody alebo vetra, slnečné svetlo alebo teplo zeme. Mnohé štáty vypracúvajú vhodné zákony upravujúce ich používanie s cieľom predchádzať konfliktom v pohraničných oblastiach.

Zdroje alternatívnej energie

Počet najvýznamnejších druhov alternatívnej energie opakuje počet pozemských prvkov - oheň, voda, zem a vzduch. Práve nimi sa ľudia snažia nahradiť tradičné zdroje v tepelnom a energetickom priemysle. Vedci a inžinieri z mnohých krajín sa zaoberajú hľadaním nových, efektívnejších a najmenej nákladných metód.

Slnečná aktivita

Transformácia energie uvoľnenej svietidlom na teplo a elektrinu pre domáce a priemyselné potreby je úplne prvým zdrojom energie, ktorý sa začal skúmať. Jeho využitie súvisí s fyzikálnymi vlastnosťami slnečného žiarenia a polovodičov na výrobu elektrickej energie.

Na jeho výrobu existujú špeciálne elektrárne vybavené veľkým množstvom kremíkových solárnych panelov. Výroba tepla zo slnečnej energie na základe zákonov termodynamiky kvapalných a plynných látok. Na tento účel sú inštalované stanice pozostávajúce z kolektorov, ktoré vyrábajú teplo.

Práca solárneho panelu je založená na fenoméne fotoelektrického javu. V súčasnosti existuje veľa úprav takýchto batérií a práce na ich modernizácii neustávajú.

Sú remeselníci, ktorí túto metódu využívajú na dodávanie energie v domácnosti. Zdrojom sú solárne panely, najčastejšie inštalované na streche. K tomu je potrebné zakúpiť špeciálne prvky pozostávajúce z jednočipových a viacčipových fotočastíc, keďže si ich sami nevyrobíte.

Životnosť monočastíc je kratšia, ale účinnosť je vyššia – asi trinásť percent. Polykryštalické majú dlhú životnosť s účinnosťou necelých deväť percent, no na rozdiel od monokryštalických dokážu fungovať aj pri zamračenom počasí.

Ak chcete vyrobiť solárnu batériu sami, potrebujete:

• Vytvorte priehľadné telo z organického alebo iného materiálu.
• Vytvorte silný rám.
• Poslúži akýkoľvek kov alebo drevo.
• Zostavte fotobunky do obvodu a umiestnite ich do krytu.

S kryštálmi sa musí zaobchádzať veľmi opatrne kvôli ich krehkosti. Úplne namontujte jednotku. Takto získaná elektrina sa využíva pre potreby domácnosti.

Výhody využívania solárnej energie:

• Slnečná energia je nekonečná.
• Výroba elektriny v takejto inštalácii je tichá.
• Zariadenie má nízku cenu a môže byť čiastočne vyrobené svojpomocne.
• Nevyžaduje zásah človeka.

Samozrejme, existujú určité nevýhody, ku ktorým zahŕňajú nasledujúce:

• Samotné kryštály a diela na prepojenie cesty.
• Nevýznamné toxické emisie počas práce.
• Vysoké náklady na zariadenia na ukladanie energie.
• Nízka účinnosť vyžaduje použitie veľkého počtu batérií na plné napájanie zariadenia.

Vietor prúdi

Tento spôsob šetrenia zdrojov je založený na premene hnacej sily prúdu vzduchu na elektrickú energiu. Na tento účel boli vynájdené veterné elektrárne. Tieto inštalácie môžu byť inštalované na akomkoľvek mieste podpory: na súši, na mori, v horách. Bol by vietor. Ich hlavnou súčasťou sú generátory rôznych modifikácií (horizontálne, vertikálne). Veterné mlyny s horizontálnou osou zaberajú väčšiu plochu ako vertikálne. Všetky majú iný výkon, sú vybavené iným typom a počtom lopatiek, no sú navrhnuté tak, aby plnili rovnakú funkciu – vyrábať lacnú elektrinu.

Pri prevádzke hydroelektrického generátora nie je nič zložité. Lopatky sa otáčajú v dôsledku nárazov vetra a sú privádzané do alternátora cez prevodovú jednotku. Obe tieto zariadenia sú umiestnené v otočnej gondole v určitej výške. Jeho pohyb po rovine závisí od smeru vetra. Pomocou stupňovitého transformátora a automatizačných zariadení sa elektrina naleje do jedného energetického systému.

Výhody veterných elektrární sú nasledovné:

• Neprodukujú škodlivé emisie a odpad.
• Úplne autonómne.
• Veterná energia je prakticky nekonečná.

Medzi nevýhody patrí:

• Vyžaduje nepretržité prúdenie vzduchu.
• Zariadenie stanice je drahé.
• Vzhľadom na vysokú hladinu hluku a elektromagnetického poľa vyžadujú umiestnenie v odľahlých oblastiach.
• Veľké okupované územie.

Sila vody

Zo štúdia tejto prírodnej stavby sa začal rozvíjať celý priemysel – vodná energia. Taktiež premieňa prúd vody na elektrickú energiu vo vodných elektrárňach. Napríklad v Rusku väčšinu veľkých riek blokuje niekoľko vodných elektrární.

Ich základom je aj generátor s lopatkami, ktorý je poháňaný tokom rieky. Potom sa z neho odoberá elektrina pomocou meničov. Ide o jeden z najlacnejších druhov energie, ale má to aj svoje nevýhody:

• Pobrežné oblasti sú zaplavené.
• Populácia obyvateľov rieky klesá.
• Okolo takýchto štruktúr sa neustále ozýva hukot.

V posledných rokoch sa vedcom darí získavať energiu z pohybu morskej vody počas prílivu a odlivu. V oblastiach pobrežného pásu, kde je tento jav najvýraznejší, sa budujú prílivové elektrárne. Princíp fungovania takejto stanice je nasledovný: na začiatku prílivu sa vstupné otvory otvárajú a otáčajú hriadeľ generátora. Po šiestich hodinách sa zatvoria, otvoria víkend a proces je obrátený.

Výhody obsiahnuté v takýchto objektoch, sú nasledujúce:

• Lacnosť prevádzky.
• Takéto stanice lákajú turistov, čo je výhodné z hľadiska financií.

Nevýhody sa zvyčajne pripisujú:

• Výstavba takýchto štruktúr je veľmi nákladná.
• Nepriaznivý vplyv na morský život.
• Nesprávny dizajn môže spôsobiť zaplavenie okolia.

Existuje ďalší rozsiahly projekt na uzavretie veľkých prielivov pomocou vodných elektrární, ako sú veterné turbíny. Avšak kvôli vysokým nákladom, ako aj ťažkostiam z technickej a politickej stránky, takéto plány nepresahujú papierové výkresy.

Prirodzené teplo zeme

Použitie tohto typu alternatívnej elektrickej energie sa začalo relatívne nedávno. Geotermálne inštalácie sa používajú v miestach, kde takéto zdroje vychádzajú na povrch a v oblastiach s vysokou tepelnou aktivitou. Príkladom takejto oblasti v Rusku je Kamčatka s množstvom gejzírov.

Táto energia je generovaná pomocou špeciálnych čerpadiel, ktoré umožňujú využiť teplo z podložia na vykurovanie a osvetlenie objektov infraštruktúry. Tepelné čerpadlá majú rôzne výkony a konštrukcie. Pri spôsobe stavby čerpadla je rozhodujúci primárny zdroj tepelnej energie, preto existujú tieto typy inštalácií: pôda - voda a voda - voda, vzduch - voda a pôda - vzduch, voda - vzduch a vzduch - vzduch, freón - voda a freón - vzduchu.

Biologické palivo

Všetky biopalivá sú vyrobené z prírodných organických materiálov. V závislosti od stavu agregácie to môže byť:

• Pevné (palivové drevené brikety a pelety).
• Kvapalina (bionafta, bioetanol a iné druhy).
• Plynné (bioplyn a biovodík).

Biologický plyn sa získava zo spracovania organických surovín alebo vedľajších produktov výroby. Pozostáva zo zmesi metánu, sírovodíka a oxidu uhličitého.

Hlavné detaily takéhoto nastavenia sú:

• Nádrž uzavretej konštrukcie.
• Na premiešanie obsahu je potrebný mixér alebo šnek.
• Prívodné potrubie na suroviny a vodu.
• Výstup odpadového bioplynu.
• Potrubie na odstraňovanie odpadu.

Veľmi často sa toto zariadenie nachádza pod zemou v utesnenom sile. Aby sa zabránilo zničeniu, kontrola vnútorného tlaku musí byť konštantná a plyn sa musí včas odčerpať. Pôdne hnojivo je vedľajší produkt, ktorého použitie má priaznivý vplyv na úrodu.

Používanie takýchto zariadení je spojené so zvýšenou výbušnosťou v dôsledku vznikajúcich plynných produktov. Okrem toho je bioplyn pri vdýchnutí nebezpečný pre človeka.

Biotechnologické produkty sú široko používané na vykurovanie súkromných a priemyselných priestorov, nahrádzajú zemný plyn v kuchyni a môžu byť použité ako palivo v tepelných elektrárňach. Je to obnoviteľný a cenovo dostupný prírodný zdroj.

Nevýhody tejto metódy sú:

• Toxicita produktov spaľovania.
• Vysoké náklady na bioplynovú stanicu.

Inovatívne nápady

Koľko prírodných javov a živých organizmov existuje na svete, toľko netradičných zdrojov elektriny sa dá vynájsť. Živým príkladom je v plnom zmysle používanie rias, ako je chlorella. Svoje hlavné uplatnenie našla ako zdroj bielkovín pre morský život.

Teraz ho astronauti berú so sebou do vesmíru na experimenty s rastom v nulovej gravitácii a ako zdroj kyslíka.

Prvoradou úlohou blízkej budúcnosti je vynájdenie spôsobu skladovania a akumulácie slnečnej energie v bunkách rias v priemyselnom meradle. Živá bunka v procese fotosyntézy sama produkuje kyslík absorbovaním oxidu uhličitého. Práve experimenty na preloženie tohto procesu do energetickej roviny sú v súčasnosti úlohou číslo jeden. V mnohých oblastiach vhodných na pestovanie takýchto plodín prebiehajú podobné pokusy.

Ďalšou zásobárňou netradičnej energie sú elektrické javy v atmosfére. Bleskozvody sú inštalované na všetkých budovách, aby sa zabránilo škodlivým účinkom blesku. Ťažkosti pri dobývaní tohto prvku spočívajú v obrovskej sile prúdu a napätia v momente prepuknutia. To si vyžaduje vytvorenie výkonných systémov na ochranu a skladovanie energie tohto atmosférického javu. Známe sú aj pokusy využiť statické namáhanie atmosféry.

Napriek všetkým ťažkostiam, ktoré vznikajú počas výskumu a praktickej aplikácie, zavádzanie alternatívnych technológií nestojí na mieste. Hľadajú sa spôsoby, ako znížiť náklady na inštalácie a konvertory, testujú sa nové spôsoby zberu a skladovania energie. Podiel elektriny vyrobenej z obnoviteľných surovín sa každým rokom zvyšuje.