Подводные океанские турбины – новый виток в экологически чистой энергетике? – вегетерианство

В россии создадут суда с экологически чистой энергоустановкой

В России ведутся работы по созданию экологически чистых и высокоэффективных судов с оригинальными энергетическими установками.

Специалисты Санкт-Петербургского государственного морского технического университета и Крыловского научного центра разрабатывают судовую энергоустановку на топливных элементах. Это настоящий прорыв в судостроении.

Подобные системы ранее использовались лишь в подводных лодках. Их ценность в том, что в отличие от дизель-генераторных и даже атомных установок выработка электроэнергии идет бесшумно – за счет химических реакций в специальных топливных элементах. И боевая субмарина становится действительно бесшумной.

Минобороны полностью восстановит три танка Т-34-85 для военных парадов

Питерские корабелы провели серьезные расчеты и пришли к выводу, что энергетика, создававшаяся исключительно в военных целях, успешно может работать в интересах гражданского флота. Это актуально. Состояние экологии планеты давно вызывает тревогу, и в приоритете различные экологические проекты, затрагивающие все сферы жизнедеятельности человека.

Например, в США, Западной Европе, а с недавних пор и в России начались работы по созданию, так называемого, электрического самолета.

В нем все вспомогательные системы будут питаться энергией от аккумуляторных батарей, даже движение по аэродрому обеспечат электродвигатели, а турбины будут выключаться сразу после приземления.

Вслед за воздухоплавателями над полностью электрическими судами задумались и мореплаватели. И мы можем стать лидерами.

Российский проект получил условное название “ЭкоБот”. Создание энергомодуля на топливных элементах ведется в рамках национальной технологической инициативы по направлению “Инновационное судостроение” дорожной карты “МариНэт”.

В результате реализации проекта “ЭкоБот” будет подготовлен комплект конструкторской, технологической и эксплуатационной документации для создания прототипа экологически чистого судна, насыщенного инновационными компонентами.

Как устроен военно-промышленный комплекс США

Крыловский научный центр предложил проект энергомодуля электрохимической энергоустановки мегаваттного класса для оснащения основных и вспомогательных электроэнергетических систем морского транспорта и морских сооружений.

Целью его является создание автоматизированного экспериментального образца энергомодуля судовой энергетической установки на базе отечественных батарей топливных элементов с твердополимерным электролитом и конвертора органического топлива.

Тем самым будет сформирован необходимый научно-технический задел для организации серийного производства энергоустановок на топливных элементах и выхода на соответствующий рынок.

Энергоустановку планируется создать на базе отечественных батарей топливных элементов с твердополимерным электролитом и конвертором органического топлива.

Пилотные проекты оснащения судов подобного рода энергоустановками уже реализованы в Норвегии, Финляндии и ряде других стран. Однако, их мощность невелика, не более 50-200 кВт.

На “ЭкоБот” планируется энергоустановка сопоставимой мощности, и здесь может быть использован автоматизированный экспериментальный модуль, работа по которому ведется в Крыловском научном центре.

Предусматривается поэтапная разработка технологии топливных элементов, ее результатом станет батарея топливных элементов, и технологии конверсии углеводородного топлива с изготовлением конвертора углеводородного топлива.

Мощности в один мегаватт хватит и на освещение, и на работу приборов, и на движение судна

На базе экспериментального энергомодуля предусмотрено проектирование типоряда судовых энергетических установок. После всесторонних стендовых эксплуатационных испытаний предполагается установка энергомодуля на “ЭкоБот” и их продолжение уже на реках и в каналах Санкт-Петербурга.

Одновременно с этим будет проводиться необходимая работа по организации выхода на соответствующий рынок электроэнергетического оборудования и использования энергоустановок с топливными элементами на отдельных судах и морских объектах с постепенным расширением их типов и номенклатуры.

Замена традиционных источников энергии, например, дизельных генераторов, на судах и морских объектах энергоустановками мегаваттного класса мощности на основе топливных элементов дает целый ряд преимуществ.

“Уралвагонзавод” поменяет номенклатуру техники военного назначения

Во-первых, более высокий – на 10 процентов и выше – по сравнению с дизель-генераторами коэффициент полезного действия, а значит существенная экономия топлива и в определенной степени решение проблемы энергосбережения.

Во-вторых, в десятки раз уменьшаются выбросы вредных веществ и парниковых газов, в том числе по окислам серы, азота, СО и на 20-30 процентов выбросы углекислого газа, что позволит получить годовую экономию российских квот вредных выбросов в окружающую среду по Киотскому протоколу в размере нескольких десятков миллионов тонн при серийном переходе на судовые энергоустановки с топливными элементами.

Простота в эксплуатации, автоматическое управление и увеличение сроков техобслуживания делают их пригодными для оснащения даже безэкипажных судов.

Стратегическая система РЭБ сможет подавить связь НАТО

С точки зрения диверсификации технологии энергоустановок с топливными элементами являются универсальными для оснащения судов практически любого класса, в том числе судов с пропульсивными системами мегаваттной мощности в качестве вспомогательных энергоустановок. На судах более легких классов они могут применяться уже не только как вспомогательные, но и как основные. Потребность в таких судовых энергоустановках измеряется сотнями для российского флота и тысячами при выходе на мировой рынок этой продукции.

Первый “ЭкоБот” планируется построить на “Средне-Невском судостроительном заводе”, и возможно уже в недалеком будущем жители и гости северной столицы, совершая прогулки по ее рекам и каналам, смогут лицезреть красоты города с борта экологически чистых судов.

Текст публикуется в авторской редакции и может отличаться от вышедшего в номере “РГ”.

Ocean Energy – надежный источник электрической энергии

Океанские течения несут огромное количество энергии, которая обычно скрыта под водой. Однако, новая турбина Ocean Energy обладает достаточным потенциалом для того, чтобы использовать этот возобновляемый ресурс.

Разработанная компанией Crowd Energy из Флориды, турбина Ocean Energy является низкоскоростной, обладает генератором с высоким крутящим моментом, и, находясь на морском дне, использует постоянную мощность течений для производства электроэнергии.

Скрытая под водой, эта турбина не зависит от перемены погоды, не заслоняет собой пейзаж, и имеет постоянный доступ к стабильным и надежным океанским течениям.

Турбина состоит из наборов пластинчатых лопастей, работающих по принципу жалюзей.

Когда лопасть движется в одном направлении с потоком ее пластины закрыты и создают максимальное сопротивление течению, заставляя воду толкать турбину, тем самым приводя в движение генератор, который вырабатывает электричество.

Когда лопасть поворачивается против движения воды, ее пластины раскрываются, снижая сопротивление до минимума и позволяя потоку свободно проходить между ними.

Такой дизайн имеет максимально возможную площадь поверхности когда лопасти находятся в рабочем цикле, и в то же время минимальной поверхностью, когда движутся против течения и зарекомендовал себя как наиболее эффективный при использовании с подводными течениями.

Турбина разработана так, чтобы противостоять жестким условиям морской среды, минимизируя воздействия на водную флору и фауну.

С высоким крутящим моментом, низкоскоростная турбина работает на скорости, схожей на скорость плавающей рыбы, что не должно представлять никакой физической опасности для жизни морских обитателей. Минимальный шум также никак не побеспокоит морскую жизнь.

Кроме экологически чистой энергии, подводная турбина может опреснять воду. «Фактически мы являемся пионером этой концепции. Турбина обладает избытком крутящего момента, который может быть использован для привода насосов высокого давления для дистилляционной установки обратного осмоса, и предоставлять неиссякаемый источник не только электрической энергии, а и пресной воды».

На сегодняшний день проекту недостает лишь финансирования для последующего этапа развития.

Исходя из личного опыта, команда разработчиков не намерена использовать деньги крупных инвесторов, объясняя это тем, что «деньги Больших Корпораций легко получить, но такие соглашения зачастую содержат подводные камни.

Мы стремимся воплотить этот проект в реальность, не будучи купленными и отложенными в дальний ящик конкурирующими поставщиками энергии.

Это основная причина, почему мы ищем деньги путем краудфандинга, будучи при этом достаточно крупной компанией, чтобы выигрывать собственные битвы».

С помощью краудфандинга разработчики стремятся улучшить дизайн первого прототипа и создать второй, который будет испытан в специальной емкости с ламинарными течениями. После этого команда начнет открытое тестирование и верификацию в природных водоемах с помощью Юго-Восточного Национального Энергетического центра морской возобновляемой энергии при Университете Флорида Атлантик.

Разработчики надеются доказать работоспособность своей технологии, улучшить дизайн, а затем начать работу над масштабным производством турбин, которые могут генерировать реальную электроэнергию в океане. В итоге, Crowd Energy планирует разместить турбины с диаметром 30 метров в шахматном массиве глубоко под водой для производства электроенергии в промышленных масштабах.

«Мы хотим установить большие турбины ниже штормового прилива, чтобы они могли быть надежным источником энергии в течение многих десятилетий. Долгосрочная надежность и стойкость являются ключевыми факторами для Ocean Energy».

__________________________________________________________

Гигаватты из океана. Как “зеленую” энергетику скоро подвинет “голубая”

Воскресенье, 3 Сентября 2017, 14:00

У традиционной энергетики появился новый конкурент. Он не зависит от капризов погоды, поскольку черпает энергию из непрестанно движущихся океанских вод

Фото: worldoceanreview.com

Под возобновляемыми источниками энергии чаще всего понимают солнечную энергию, энергию ветра и энергию рек, но редко – энергию океанских течений и приливов. Причина в том, что океанская энергетика пока еще проходит начальный этап становления и не может похвастаться большими мощностями. Но за последние пару лет исследователи в этой области совершили несколько технологических прорывов.

По оценкам Ocean Energy Systems, к 2050 г. с помощью подобных технологий можно будет вырабатывать 300 ГВт – это столько же, сколько бы производили 250 ядерных реакторов. А UK Carbon Trust прогнозирует, что к тому времени уже возникнет всемирный рынок приливной энергии стоимостью 126 млрд фунтов стерлингов.

Японцы укрощают подводные течения

В Японии протестировали устройство, которое генерирует электроэнергию из океанических течений. Об этом 19 августа сообщил японский телеканал NHK World.

Он рассказал, что компания IHI и Организация по разработке новых энергетических и промышленных технологий (NEDO) провели испытание установки по выработке энергии из океанических течений на юго-западе префектуры Кагошима.

Турбина экспериментального генератора была установлена на уровне 20-50 м под поверхностью воды. Генератор развил мощность производства электроэнергии до 30 кВт. Конечно, это немного, но главное – изобретение работает.

Это первый в мире эксперимент, когда устройство генерирует энергию с использованием океанических течений. Течения у Кагошимы постоянны по силе и направлению. Ученые полагают, что такой метод генерации электричества может быть более стабильным, чем солнечная энергетика. IHI и NEDO надеются внедрить эту технологию в промышленное использование к 2020 г.

В сша извлекают энергию из волн

Исследователи Технологического института Джорджии разработали устройство, преобразующее в электричество энергию волн океана очень широкого диапазона частот. Описание их изобретения опубликовал журнал ACS Nano.

Как отмечает сайт Phys.org, энергия волн океана – самая слаборазвитая отрасль чистой энергетики.

Хотя океан потенциально способен обеспечить энергией весь мир, пока что не существует экономически выгодного способа ее извлечения.

Основная проблема в том, что океанские волны непостоянны и колеблются с низкой частотой, тогда как большинство генерирующих устройств лучше всего работают с постоянной амплитудой и высокой частотой.

Устройство, которое изобрели Чжунлинь Ван и его команда, состоит из двух генераторов. Один – традиционный электромагнитный, который подходит для волн высокой частоты.

Второй – трибоэлектрический наногенератор, эксперименты с которым начались недавно и который предназначен для волн низкой частоты.

Слово “трибо” означает “тереть, натирать”, а трибоэлектрический эффект – это та самая электризация трением, которая явилась самым первым способом производства электричества, освоенным людьми (он был известен еще древним египтянам).

“При низких частотах, менее 5 Гц, эффективность трибоэлектрического наногенератора гораздо выше, чем электромагнитного”, – говорит г-н Ван.

Вместе два типа генераторов могут работать в двух режимах (флуктуационном и ротационном), поглощая энергию волн, течения и прилива.

Во время демонстрационного показа возможностей системы ученые зажгли светодиодные лампочки, составляющие надпись Blue Energy, при этом первое слово было подключено к электромагнитному генератору, а второе – к трибоэлектрическому.

Шотландцы хотят стать мировыми лидерами

В прошлом году в проливе Пентленд-Ферт на северном побережье Шотландии началась первая фаза строительства крупнейшей в мире приливной электростанции MeyGen, итоговая мощность которой может достичь 398 МВт. Станция обеспечит электричеством 175 тыс. домохозяйств. Вырабатывать электроэнергию будут 269 турбин. Но на стартовом этапе планируется установить всего шесть турбин суммарной мощностью до 9 МВт.

Первую турбину высотой почти 15 м и весом 18 т компания Atlantis Resources торжественно запустила 13 сентября.

По данным The Guardian, в проекте первой фазы строительства участвуют крупнейший американский инвестиционный банк Morgan Stanley и французская энергетическая компания International Power.

Строительство также финансируется правительством Шотландии, которое в минувшем году выделило на проект порядка $30 млн.

Это не единственный пример активного развития приливной энергетики в Шотландии. В том же проливе Пентленд-Ферт недалеко от станции MeyGen скоро может появиться еще одна приливная электростанция. Ее намерена построить компания Scottish Power Renewables.

Ранее она установила восемь турбин общей мощностью 10 МВт в районе острова Айлей на западном побережье.

А компания Nova Innovation в августе прошлого года установила две подводные турбины в проливе Блюмулл-Саунд на севере Шотландии между двумя островами Шетландского архипелага.

Возобновляемая энергия приливов стала одним из важнейших направлений новой энергетики, развиваемой в Шотландии. Шотландские приливы, одни из самых мощных в Европе, помогут развить эту многообещающую технологию и сократить выбросы углекислого газа. Шотландия планирует полностью (на 100%) перейти на возобновляемую электроэнергию уже в 2030 г. Достигнутый в 2016 г. уровень составил около 60%.

Самый массивный генератор – у канадцев

Аналогичные технологии применяются уже и в Северной Америке на побережье Новой Шотландии. Эта провинция на северо-востоке Канады действительно напоминает Шотландию и не в последнюю очередь благодаря высоким приливам.

В ноябре прошлого года там в заливе Фанди начал работу первый в Северной Америке приливной электрогенератор. Он занимает пять этажей и весит тысячу тонн, его мощность – 2 МВт, что достаточно для питания 500 домов. Это только начальная часть проекта Cape Sharp Tidal компаний OpenHydro и Emera.

Проект в его нынешнем виде – прежде всего демонстрация и проверка технологии, поскольку он не является экономически оправданным. Сейчас себестоимость электроэнергии, поставляемой конечному пользователю, раза в четыре выше стандартной цены.

Основная часть затрат связана с разработкой специальных инструментов и логистического оборудования для создания и развертывания этих массивных турбин. Но как только стоимость разработки данного оборудования будет амортизирована еще на нескольких турбинах, проект начнет обретать больше смысла с точки зрения окупаемости. К 2020 г.

запланировано довести мощность Cape Sharp Tidal до 300 МВт, что позволит обслуживать порядка 75 тыс. клиентов.

Шведская компания Minesto этой весной получила разрешение на сооружение вблизи Уэльса подводной фермы Deep Green. Она будет построена на базе энергетических установок мощностью 10 МВт, а сами генераторы похожи на бабочек, “летающих” в воде.

Генератор энергии нового типа будет развернут в 6,5 км от острова Англси в открытом море.

Электростанция будет состоять из подводной платформы, помещенной на глубину около 100 м, швартового буя для удержания троса платформы и, собственно, робота-бабочки.

Робот будет плавать внутри постоянного подводного течения со скоростью 1,5-2 м/с по специальной траектории, напоминающей восьмерку. Это, согласно расчетам, обеспечит максимальную эффективность выработки энергии.

“Наш опытный образец станет самым первым шагом на пути развития новой энергетической технологии. В случае успешных испытаний и получения доказательств безвредности технологии для окружающей среды, человечество получит в свое распоряжение еще один вид практически неисчерпаемого источника экологически чистой энергии”, – обещает Minesto.

Независимая компания Xodus Group провела оценку возможного воздействия установок Deep Green на окружающую среду и жизнь морских обитателей.

Было проанализировано влияние установки на рыболовство, травмоопасность для рыб и других обитателей моря, на морскую навигацию и само течение.

Если верить заключению экспертов, работа Deep Green не причинит вреда живым организмам и окружающей среде. Осталось, чтобы роботы-бабочки доказали свою эффективность.

Парящая ветряная турбина на Аляске бьет мировой рекорд

Обычные ветряные турбины, которые установлены на суше или в море на высокой мачте, являются, пожалуй, самыми узнаваемым видом устройств сбора ветровой энергии, а ветровые электростанции – жизнеспособным методом производства чистой возобновляемой энергии.

Но у антенных ветряных турбин есть несколько ограничений, например, ветер, который находится ближе к земле иногда может быть нестабильным – медленный или порывистый – он напрямую влияет на выходную мощность ветровых турбин.

И пока наземные ветровые турбины остаются актуальной технологией чистой электроэнергии, будущее мало затратной ветровой энергетики для отдаленных районов может быть найдено в высотных ветряных турбинах (high altitude wind turbines (HAWTs)), которые размещены высоко над землей, где они могут использовать более сильные и стойкие ветра.
 

Altaeros Energies, ветроэнергетическая компания, созданная на базе Массачусетского технологического института, объявила, что ее демонстрационный проект, целью которого является побить мировой рекорд размещения на самой большой высоте ветровой турбины, уже установлен в Аляске.

После восемнадцати месяцев подготовки, проект стоимостью в 1,3 млн долларов США носящий название «Парящая ветряная турбина Altaeros» (Altaeros Buoyant Airborne Turbine (BAT)) будет работать на высоте 1000 футов (304,8 м) над землей.

Проект, частично финансируемый за счет фонда Аляски Energy Authority's Emerging Energy Technology Fund, станет первой долгосрочной демонстрацией воздушной турбины такого типа. В настоящее время он размещается на юге города Фэрбенкс в центральной части Аляски.

Находящийся на высоте 1000 футов, пилотный проект промышленных масштабов будет располагаться на более чем 275 футов выше, чем нынешний рекордсмен самого высокого размещения ветровой турбины – Vestas V164-8.0-MW.

Vestas недавно установил свой первый прототип в Датском национальном центре тестирования больших турбин (Danish National Test Center for Large Wind Turbines) в Остерильде (Østerild), у которого высота расположения оси ветровой турбины равна 460 футов (140 метров), а лопасти простираются в высоту более 720 футов (220 метров).

Мощность турбины Altaeros составляет 30 кВт, она создает достаточно энергии для обеспечения 12 домов. Но, по словам компании, это только начало.

Она также может поднять на себе коммуникационное оборудование, такое как сотовые радиопередатчики, метеорологические приборы или другую чувствительную аппаратуру.

Компания уверяет, что дополнительное оборудование не влияет на производительность турбины.

Altaeros разработала свою турбину для обеспечения постоянной дешевой энергией рынка в 17 миллиардов долларов США, являющего собой отдаленные локации и локальные микросети, не входящие в основную электрическую сеть, которые в настоящее время полностью зависят от дорогостоящих дизельных генераторов. Целевыми клиентами также являются находящиеся на острове и удаленные общины, фирмы по добыче нефти и газа, полезных ископаемых и сельское хозяйство, телекоммуникационные фирмы, спасательные организации, и военные базы.

Чтобы подняться на большую высоту к сильным и устойчивым ветрам, недостижимым для турбин наземной и морской установки, ВАТ использует наполненную гелием невоспламеняемую надувную оболочку. Высокопрочные канаты обеспечивают турбине устойчивость и являются проводниками для выработанной энергии.

Подъемная технология адаптирована для конкретного применения и аналогична применяемой в аэростатах, промышленных родственниках дирижаблей, несущих тяжелое коммуникационное оборудование в течение десятилетий.

Они способны противостоять ураганным ветрам и оснащены технологиями, обеспечивающими плавную посадку в большинстве непредвиденных и аварийных ситуаций.

В 2013 году Altaeros успешно протестировала прототип ВАТ при скорости ветра 72 км/ч на высоте 150 метров на своем испытательном полигоне в штате Мэн. Но поскольку технология аналогична аэростатам, турбина может противостоять более сильному ветру.

Технологически, парящая турбина может быть запущена в эксплуатацию в течении 24 часов, поскольку не требует кранов и заливки фундамента.

Наземная силовая станция контролирует лебедки, удерживающие турбину, а так же преобразует электричество перед отправкой в локальную сеть.

Похоже, что новый виток развития ветровой энергетики уже совсем близко и скоро мы сможем наблюдать «стаи» парящих гигантов, обеспечивающих нам домашний уют, связь, производство и все то, что невозможно без электричества.

« Вернуться назад | Все новости | Следующая новость »

Подводная турбина как источник электрической энергии

Ocean Energy – это новая турбина, обладающая необходимым потенциалом, чтобы использовать ее для добычи возобновляемой энергии из такого ресурса, как океан. Турбина была разработана компанией из Флориды. Она низкоскоростная и в ней находится генератор, обладающий высоким крутящимся моментом.

Турбину погружают на дно морского океана, используя в качестве производства электроэнергии постоянную мощность течений. Находясь под водой, турбина абсолютно не зависит от погоды, имеет постоянный доступ к надежным и стабильным океанским течениям. Она состоит из несколько пластинчатых лопастей, принцип работы похож, как у жалюзи.

Двигаясь в одном направлении, лопасти вместе с потоком закрывают пластины, создавая максимальное сопротивление для течения, это заставляет воду толкать турбину, приводя генератор в движение, отчего он начинает вырабатывать электричество.

Без электричества сегодня никуда, учитывая, что людей повсюду окружают электроприборы: дома и на работе. Например, для склада тельфер Болгария в лице известных производителей предлагает электрический, и отказаться от него не получится, т.к.

его грузоподъемность людям не под силу.

Если лопасть турбины движется против течения воды, пластины полностью раскрываются, тем самым снижая сопротивление до самого минимума, позволяя потоку проходить между ними свободно. Дизайн затрагивает максимальную площадь рабочей поверхности во время работы лопастей. Когда они движутся против течения, работает самая минимальная поверхность.

Такой способ наиболее эффективен в случаях использования подводных течений. Следовательно, турбина разработана таким образом, чтоб противостоять самым жестким условиям.

Высокий крутящийся момент позволяет низкоскоростной турбине работать со скоростью, которая очень близка скорости плавающей рыбы.

Это помогает избавиться от физических опасностей, сделать ее безвредной по отношению к морским обитателям. Шум, полученный от турбины, – на минимальной отметке.

Турбина сможет извлекать не только экологически чистую энергию из океана, а также опреснять воду. Фактически, разработчики компании являются пионерами такой концепции.

Турбина имеет избыток крутящего момента, его можно использовать для привода нескольких насосов высокого давления, чтобы дистилляционная установка для обратного осмоса была представлена не только в качестве неиссякаемого источника электрической энергии, но и отличного способа опреснения воды. Однако на сегодня проект находится лишь на стадиях развития, и для дальнейшего этапа ему не хватает финансирования.

10 источников энергии, которые уничтожат нефтяную промышленность

Альтернативная энергия имеет ряд преимуществ, но те, кто использует ископаемое топливо для получения прибыли будут уверять в обратном.

Пора перестать использовать популярный, но токсичный источник энергии и заменить его на более экологический.

Несмотря на то, что крупнейшие нефтегазовые компании уже нашли своих потенциальных покупателей и этот бизнес неустанно набирает обороты, все же и ему придется подвинуться и дать место новым альтернативным источникам энергии.

В 2012 году углеродное топливо, уголь, нефть и природный газ покрыли 87% мирового энергопотребления. Поняв истинную стоимость использования ископаемого горючего, мировые лидеры осознали важность альтернативных источников энергии. Еще одна причина для этого – снижение поставок нефти во всем мире. Месторождения нефти иссякают с рекордной скоростью. .

Люди не могут создать ископаемые источники, на их формирование уходят миллионы лет. Если человечество не уменьшит зависимость от этих ресурсов, то они иссякнут навсегда. 10 самых чистых городов планеты отказались от природных источников энергии в пользу альтернативных. Они являются самыми экологически чистыми городами в мире.

К 2035 году будет возможно на 25% покрыть энергопотребления возобновляемыми источниками. Трудно поверить, но ископаемое топливо намного опаснее ядерного. Это дает толчок развитию альтернативных и возобновляемых источников энергии.

Зачем тратить миллиарды на загрязнение планеты, когда энергию можно получать из природных, возобновляемых источников вроде солнца, ветра, рек и океанов?

10. Ветер

Ветер – неиссякаемый ресурс. Он не разрушает озоновый слой. Еще до повсеместной электрификации, ветряные мельницы качали воду, помогали шахтерам и мололи зерно. Но, несмотря на это, энергия ветра не выглядела альтернативным источником энергии до 1980 годов, когда в Калифорнии запустили первые мельницы.

На 2014 г в Калифорнии используется 13000 ветряных турбин. Простую трехлопастную турбину менее 100 кВТ можно подключить напрямую к дому, промышленному зданию или вспомогательным сооружениям, а мельницу с мощностью более 100 кВт можно подключать уже к общей энергосистеме.

Сейчас набирает популярность еще один способ получения энергии из ветра – морские ветряные фермы. Они берут энергию из ветра, который дует над поверхностью океана и работают по тому же принципу, что и наземные турбины.

Еще один плюс ветряной энергии – для работы не используется вода, которая является жизненно необходимым элементом.

9. Гидроэнергетика

Энергия, добываемая из воды достаточно популярна во всем мире. Она покрывает более 75% энергопотребления чистой и дешевой энергией.

Дамба Итапу в Парагвае производит 90% энергии в стране и почти 20% энергии в Бразилии за счет вод. Первая гидроэлектростанцию построили на Ниагарском водопаде на границе между США и Канадой в 1879 году. Она производит нечто большее, чем просто экологически чистую энергию – водохранилище питает окружные поселения и контролирует уровень воды в реке, предотвращая наводнения.

В настоящее время гидроэлектростанция обходится дешевле вполовину, чем солнечные панели. Гидроэнергетика сейчас является наиболее эффективным источником энергии. КПД угольных и газовых электростанций составляет 50 %, в то время как коэффициент полезного действия ГЭС составляет 90%.

8. Солнечная энергия

В 1767 году швейцарский ученый Орас Бенедикт де Соссюр построил первое устройство для получения солнечной энергии. Тепло, которое получилось из солнечного света, использовалось для купания и готовки. Клэренс Кэмп запатентовал первый водонагреватель, который работал на солнечных лучах.

Эта отрасль жизнеспособна в отличие от иссякающих запасов нефтяного топлива. Современные солнечные панели требуют малых усилий для поддержания рабочего состояния. Срок службы – от 20 до 30 лет. Стоимость установки панелей окупится в течение нескольких лет. Окна, крыши, дороги, машины и поезда, покрытые панелями, могут стать источником энергии в будущем.

7. Биоэнергетика

Этот вид энергии получают из биологических организмов. Все начинается с фотосинтеза в растениях.

Биомасса – источник возобновляемой, экологически чистой энергии, которую можно накапливать и использовать. Жидкое биотопливо уже широко используется по всему миру.

Среди всех видов можно выделить этанол и биодизель, которыми заправляют автомобили после некоторых модификаций. Твердое топливо получают из стеблей кукурузы, рисовой шелухи и отходов производства.

Биоэнергетика уменьшает количество отходов сельского хозяйства и является постоянным источником топлива для автомобилей.

6. Геотермальная энергия

Энергия земных недр давно используется людьми. Ученые оценивают температуру ядра в 5960 градусов Цельсия. Пласты земли проводят тепло из глубин на поверхность. Тут начинается геоэнергетика.

Эта энергия использует тепло земных глубин. В 2010 году в Исландии пять геотермальных электростанций производили 25% электричества, необходимого в стране. Для получения энергии бурят шахту глубиной в километр, чтобы добраться до пара или подземных горячих озер. Вода и пар поднимаются на поверхность, где вращают турбины и вырабатывают электричество.

5. Энергия приливов

Приливные турбины используют приливные и отливные течения для выработки энергии. Минусы с поиском подходящего места покрываются предсказуемостью этого ресурса.

Ветреные и солнечные источники зависят от погоды, которую предугадать трудно, в то время, как приливы и отливы стабильны.

Течения крутят морские подводные турбины, что позволяет получать энергию и не сказывается на пейзаже.

4. Энергия волн

Энергия океана не исчерпывается приливами и подводными течениями. Волновые фермы находятся на поверхности, образую линии, вырабатывающие энергию.

Устройства используются для получения энергии из волн. Кабели передают их на морские или наземные накопители. В 2008 году Португалия опробовала первую морскую волновую ферму, которая располагалась в 5 км от берега.

3. Водородная энергетика

Водород добывают из ископаемых источников, но в его использовании нет вредных выбросов. В результате получается экологически чистое горючее.

В настоящее время, водородная энергетика является комбинацией из возобновляемых и ископаемых ресурсов. Уголь, природный газ и прочие источники используют для работы турбины, которая создает чистую энергию. Разработки с солнечной энергией позволят не зависеть от горючих элементов.

2. Солнечные, ветреные и биоэнергетические фермы

Эти три ресурса, находящиеся на одной местности увеличивают до максимума производительность энергии. Солнечные панели и ветряные турбины уже используются в связке. Ученые подумывают о добавлении биотоплива в эту комбинацию. Используемые ресурсы тесно связаны с погодными условиями, когда энергия, полученная от растений постоянна.

1. Кинетическая энергия

Фитнес-центры появляются по всему миру. Чтобы питать тренажеры, владельцы используют энергию, полученную во время тренировок. Представьте, сколько энергии можно получить, если выстелить полы торговых центров панелями, вырабатывающими энергию при наступании.

Рекомендуем посмотреть:

Альтернативная энергия для частного жилища. Видеоматериал о доме, полностью независимом от сетей энергоснабжения.

Экологически чистая энергия, теплоэнергетические установки для получения экологически чистой энергии

Получение чистой энергии без вредных выбросов

Одним из действенных способов уменьшить влияние человека на природу является технология получения “чистой энергии» без вредных выбросов. Современная энергетика основанная в первую очередь на сжигании полезных ископаемых видов топлива оказывает наиболее негативное воздействие на окружающую среду.

Начиная от добычи, переработки и транспортировки энергоресурсов и заканчивая их сжиганием для получения тепла и электроэнергии – все это пагубно отражается на экологии нашей страны. Основная роль в увеличении эффективности использования энергии принадлежит современным энергосберегающим технологиям.

Энергосберегающие технологии позволяют решить сразу несколько задач: сэкономить существенную часть энергоресурсов, решить проблемы отечественного ЖКХ, повысить эффективность производства и уменьшить нагрузку на окружающую среду.

Для этого Россия располагает большим потенциалом организационного и технологического энергосбережения.

Одной из наиболее перспективных технологий является инновационная технология получения электроэнергии и тепла при помощи беспламенного окисления топлива в топливных элементах.

Внедрение в промышленность и ЖКХ этой технологии, способно добиться высоких и значительных результатов по энергосбережению.

Топливный элемент – это

Топливный элемент – это устройство, которое эффективно вырабатывает постоянный ток и тепло из богатого водородом топлива путем электрохимической реакции.

Топливный элемент вырабатывает постоянный ток путем химической реакции. Топливный элемент включает анод, катод и электролит. В отличие от батарей, топливные элементы не могут накапливать электрическую энергию, не разряжаются и не требуют электричества для повторной зарядки. Топливные элементы могут постоянно вырабатывать электроэнергию, пока они имеют запас топлива и воздуха.

Основное отличие от других генераторов электроэнергии-топливные элементы не сжигают топливо, они преобразуют химическую энергию топлива напрямую в электричество, тепло и воду. Топливные элементы высокоэффективны и не производят большого количества парниковых газов, таких как углекислый газ, метан и оксид азота.

Принцип работы топливных элементов

Топливные элементы вырабатывают электроэнергию и тепло вследствие происходящей электрохимической реакции, используя электролит, катод и анод. Анод и катод разделяются электролитом, проводящим протоны. После того, как водород поступит на анод, а кислород – на катод, начинается химическая реакция, в результате которой генерируются электрический ток, тепло и вода.

Типы (разновидности) топливных элементов

Существуют различные типы топливных элементов – выбор подходящего типа топливного элемента зависит от его применения.

Топливные элементы делятся на высокотемпературные и низкотемпературные. Низкотемпературные топливные элементы требуют в качестве топлива относительно чистый водород. Высокотемпературные топливные элементы могут осуществлять “внутреннее преобразование” топлива при повышенных температурах.

Эффективность выработки электричества относительно потребляемой энергии

Методы выработки электричества

Топливные элементы

Турбины на угольном топливе

Турбины на газовом топливе

Дизельный двигатель внутреннего сгорания

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания

Благодаря ряду неоспоримых преимуществ перед традиционными источниками энергии и схемами энергоснабжения автономные теплоэнергетические установки на основе топливных элементов занимают все более значительное место в производстве “чистой» энергии и тепла. При этом они устанавливаются непосредственно у потребителя. Важным стимулом расширения их применения является и постоянный рост цен на газ, тарифы и услуги со стороны поставщиков газа и электроэнергии.

Преимущества теплоэнергетических установок на базе топливных элементах

• Очень высокий КПД – до 95%
• Производительность установок от 100 Вт и до 2,8 МВт постоянного или переменного тока
• Установка может работать на любых углеводородных газах (попутный, природный, нефтяной) метаноле, дизеле, водороде
• В процессе работы энергогенерирующая установка позволяет получать электроэнергию, пар и чистую воду
• Очень низкая стоимость получаемой электроэнергии
• После монтажа и запуска в работу установке не требуется техническое обслуживание и профилактика в течение 5 лет
• Во время работы установка бесшумна, отсутствуют вибрации, практически отсутствующие загрязняющие экологию выбросы
• Отсутствие климатических ограничений по месту установки устройства
• Компактный размер – установка поставляется единым модулем, установка не требует подготовки специального силового фундамента – достаточно просто ровной поверхности
• В конструкции устройства отсутствую подвижные и быстро изнашиваемые детали, расходники

Теплоэнергетические установки на топливных элементах расплава карбоната для получения экологически чистой энергии

Более чем 40-летний опыт лег в основу создания мощных инновационных стационарных установок выработки электроэнергии на основе карбонатных топливных элементов. В результате многих лет исследований и инвестиций существующие установки на сегодняшний день выработали более 300 млн. киловатт-часов электроэнергии на более чем 80-ти станциях по всему миру.

На сегодняшний день на международные рынки США и Европы уже выведены инновационные электростанции на топливных элементах огромной линейки по мощностям, до нескольких мегаватт в одном блоке.

Установки были созданы в рамках программы разработки инновационных экологически чистых, конкурентоспособных топливных элементов для удовлетворения различных потребностей в электроэнергии, включая чистые большие центральные станции для генерации электроэнергии на угольном топливе.

Цели программы включают разработку силовой установки на топливных элементах мегаваттного класса и системы поддержания баланса для эксплуатации на синтезированном газе на угольной основе, удаляя более 90% углерода.

Программа также нацелена на оптимизацию энергосберегающего исполнения станции и разработку инновационных технологий топливных элементов для повышения производительности и сокращения расходов.

Теплоэнергетические установки на карбонатных топливных элементах идеально подходят для широкого спектра рынков и сфер применения, охватывая промышленных и коммунальных потребителей. Они могут вырабатывать рациональную, надежную, экономическую энергию там, где это необходимо, – без выбросов, наносящих вред окружающей среде.

Используя модульную конфигурацию, теплоэнергетические установки на карбонатных топливных элементах производят надежную энергию на месте, соответствующую установленным требованиям от 0,3 МВт до более 40 МВт в местах использования нескольких модулей. Свыше 80 установок на карбонатных топливных элементах работают в мире.

Они зарекомендовали себя на практике, производя надежную и экономичную энергию.

Теплоэнергетические установки на карбонатных топливных элементах используют технологию, которая работает при высоких температурах и позволяет использовать природный газ без внешней системы риформинга. Риформинг углеводородного топлива в водород происходит непосредственно в батареях топливных элементов.

Непосредственный риформинг газообразного топлива внутри батареи топливных элементов представляет собой менее сложный процесс, что делает его менее дорогостоящим по сравнению с другими типами топливных элементов с более низкими рабочими температурами, которые должны осуществлять внешний риформинг топлива во внешних установках.

Еще одним преимуществом высокотемпературных топливных элементов является то, что они производят высококачественное отработавшее тепло для производства горячей воды и пара.

Установка состоит всего из трех компонентов:

1 – Узел подготовки обратного потока газа: здесь подготавливается газ для топливных элементов. Он десульфурируется, нагревается и увлажняется.

2 – Основной модуль топливных элементов: включает в себя батарею топливных элементов, смесительную камеру для свежего воздуха, анодного газа и катодного воздуха, отводной камин для катодных выхлопов, два рециркуляционных вентилятора, и радиатор, который доводит систему до рабочей температуры.

3 – Модуль контроля и инвертера: здесь располагаются функции управления системой, и постоянный ток из топливных элементов преобразуется в переменный ток.

Тепловая энергия, вырабатываемая установкой, поставляется в форме горячего обедненного воздуха с температурой от 400 до 450°C.

Теплопроизводительность находится в диапазоне от 180 до 200 кВт, учитывая охлаждение обедненного воздуха до 80°C.

Это дает возможность широкому применению установи в области теплоэнергетики, в частности в сфере производства технологического пара, технологического тепла для производственных нужд.

Установка может эксплуатироваться с использованием значительного количества разных газообразных или газифицированных видов топлива, которые характеризуются низкими выбросами загрязняющих веществ, а также высоким электрическим и тепловым КПД. Коэффициент энергия/тепло может регулироваться в широком диапазоне.

Комбинация систем газификации биомасс или отходов с установкой, а также с адаптированными абсорбционными охладителями формируют базовый строительный блок для интегрированной энергосберегающей системы энергообеспечения, которая отвечает требованиям различных отраслей промышленности и торговли, муниципального использования, коммунальных служб и, возможно, частного сектора. Производственные предприятия, холодильные склады, офисные здания, компьютерные и телекоммуникационные центры, супермаркеты, спортивные сооружения, жилые помещения и др. – вот места применения установки.

Инновационная идея децентрализованного использования рассредоточенных источников доступной энергии для производства различных форм потребляемой энергии оказывает разнообразное влияние на экономическую и экологическую ситуацию за счет снижения потерь на передачу энергии, повышая уровень энергосбережения, снижения требований к инфраструктуре, снижения выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ, снижения зависимости от импорта первичных источников энергии, а также позитивно влияет на торговый баланс. Децентрализованное производство потребляемой энергии и ее децентрализованное использование, увеличивает занятость населения в экономике и областях сельского хозяйства, а также предоставляет возможности предприятиям малого и среднего бизнеса.

Более подробно – “Пример теплоэнергетической установки (2.8 МВт) на карбонатных топливных элементах”

Преимущества

Некоторые характеристики и преимущества теплоэнергетических установок на карбонатных топливных элементах:

• Рациональность: Производится больше электрической энергии при использовании меньшего количества топлива с высоким КПД 47%. Данный тип установко имеет наилучший КПД в классе своего размера.
• Экологичность: В атмосферу выделяется небольшое количество CO2 и практически равное нулю количество загрязняющих веществ, что позволяет располагать установки в тех регионах, где ограничения выбросов запрещают использовать традиционные технологии производства энергии.
• Бесшумность: Установкиработают практически незаметно, что делает их пригодными для использования почти во всех местах.
• Надежность: Конструкция установок обеспечивает высокий уровень надежности и длительный срок службы в практически необслуживаемом режиме.
• Экономия топлива: Установки производит больше электроэнергии, чем другие системы распределенного производства энергии при таких же затратах топлива и представляет дополнительную ценность при использовании в комбинированном производстве электроэнергии и тепла.
• Простота: Мониторинг системы топливных элементов в режиме реального времени посредством Интернета или других систем телекоммуникации.
• Универсальность: Установки работают на широком ассортименте видов топлива для использования в широком диапазоне сфер применения. Их конструкция позволяет осуществить установку в ряде мест, включая промышленные, коммерческие и коммунальные объекты. Модульная конструкция позволяет соединять между собой несколько блоков для увеличения в разы выходной мощности.
• Комбинированное производство: Комбинированное производство электроэнергии и тепла, которое можно использовать для производства горячей воды, пара высокого давления или охлаждения с абсорбционными холодильниками.

Теплоэнергетические установки на топливных элементах на основе фосфорной кислоты для получения экологически чистой энергии

Высокая производительность теплоэнергетических установок на топливных элементах на основе фосфорной (ортофосфорной) кислоты при комбинированном производстве тепловой и электрической энергии является одним из преимуществ данного вида топливных элементов.

В установках используется окись углерода с концентрацией около 1,5%, что значительно расширяет возможность выбора топлива. Помимо этого, СО2 не влияет на электролит и работу топливного элемента, данный тип элементов работает с риформированным природным топливом.

Простая конструкция, низкая степень летучести электролита и повышенная стабильность также являются преимущества данного типа топливных элементов.

Промышленно выпускаются теплоэнергетические установки с выходной электрической мощностью до 500 кВт. Установки на 11 МВт прошли соответствующие испытания. Разрабатываются установки с выходной мощностью до 100 МВт.

Более подробно – “Пример теплоэнергетической установки (400кВт) на фосфорно-кислотных топливных элементах”

Теплоэнергетические установки на твердооксидных топливных элементах для получения экологически чистой энергии

В течение нескольких десятилетий эксперты были согласны, что твердооксидные топливные элементы обладают наибольшим потенциалом среди любых технологий топливных элементов.

Отличаясь недорогими керамическими материалами и чрезвычайно высоким электрическим КПД, инновационные твердооксидные топливные элементы могут гарантировать хорошие экономические показатели без зависимости от комбинированного производства электроэнергии и тепла.

Но до сих пор существовали значительные технические сложности, препятствующие коммерциализации данной многообещающей новой технологии. Твердооксидные топливные элементы работают при чрезвычайно высокой температуре (обычно свыше 800 °C).

Благодаря высокой температуре они обладают чрезвычайно высоким электрическим КПД и гибкостью в отношении топлива, что содействует получению лучших экономических характеристик, но в то же время создает сложности для проектирования.

Благодаря достижениям в области материаловедения и инновационному исполнению, технология твердооксидных топливных элементов в настоящее время является рентабельным решением по получению электроэнергии.

Мощность одного модуля, собранного из элементов, составляет 100 кВт. Если говорить о среднем потреблении электроэнергии, то это будет источник на 100 частных домов или одно небольшое офисное здание на три тысячи квадратных метров. Однако, модули могут соединяться в установки мощностью 1 МВт и более.

Применение теплоэнергетических установок в системах телекоммуникации

Теплоэнергетические установки обеспечивают резервное электропитание для критически важных инфраструктур сети связи для беспроводной, постоянной и широкополосной связи в системе телекоммуникаций, в диапазоне от 250 Вт до 15 кВт, они предлагают множество непревзойденных инновационных характеристик:

• Малое количество подвижных деталей и отсутствие разрядки в режиме ожидания
• Энергосбережение
• Низкий уровень шумов
• Пабочий диапазон от -40°C до +50°C
• Установка на улице и в помещении
• Мощность – до 15 кВт
• Минимальное ежегодное техническое обслуживание
• Экологически чистая энергия – низкий уровень выбросов с минимальным воздействием на окружающую среду

Применение теплоэнергетических установок в сетях связи

Во время таких происшествий, как отключения электропитания, землетрясения, бури и ураганы, важно, чтобы системы продолжали работать и была обеспечена надежная подача резервного электропитания на протяжении длительного периода времени, независимо от температуры или срока эксплуатации системы резервного электропитания.

Линейка устройств электропитания на основе топливных элементов идеально подходит для поддержки сетей засекреченной связи. Благодаря заложенным в конструкцию принципам энергосбережения, они обеспечивают экологически чистое, надежное резервное питание с повышенной продолжительностью действия (до нескольких дней) для использования в диапазоне мощностей от 250 Вт до 15 кВт.

Применение теплоэнергетических установок в сетях передачи данных

Установки на топливных элементах, работающие на жидкой топливной смеси из метанола и воды, обеспечивают надежное резервное электропитание с повышенной продолжительностью действия, вплоть до нескольких дней.

Кроме того, эти установки отличаются значительно сниженными требованиями в отношении технического обслуживания в сравнении с генераторами и батареями, необходимо лишь одно посещение с целью технического обслуживания в год.

Типичные характеристики мест применений для использования установок на топливных элементах в сетях передачи данных:

• Применения с количествами потребляемой энергии от 100 Вт до 15 кВт
• Применения с требованиями в отношении автономной работы > 4 часов