Что такое – природные источники энергии? Виды возобновляемых источников энергии
Под выражением «возобновляемая энергия» либо регенеративная, то есть «зеленая энергия», подразумевается энергия источников, неисчерпаемая по человеческим меркам. В окружающей среде она представлена в широком спектре – солнечная, ветровая, водная, включая морские волны и течения, силы приливов и отливов океана, биомассы, геотермального тепла.
Возобновляемые природные ресурсы в жизни человека
В последние годы широкое развитие получила альтернативная энергетика. Она представлена самыми разнообразными видами ВИЭ, которые постоянно возобновляются.
Под формулировкой «возобновляемые источники энергии» подразумеваются определенные формы энергии, вырабатываемые в естественных условиях, за счет происходящих на поверхности Земли природных процессов.
Условно они делятся на классы – возобновляемые и невозобновляемые:
- к первому классу относятся источники, которые имеют неисчерпаемые источники энергии по человеческим меркам. Они постоянно пополняются естественным путем в ходе прохождения планетой определенного цикла;
- второй класс представлен невозобновимыми природными ресурсами, в число которых входит газ, нефть, уголь, уран. Они относятся к энергоресурсам, сокращающимся с истечением времени без возобновления до прежних размеров.
Возобновляемый источник энергии предоставляют ресурсы, в число которых входит солнечный свет, водный поток, приливы и геотермальная теплота. Их возобновлению способствует круговорот воды в природе, цикличность его определяется временем года. Явление способствует постоянному восполнению энергии естественным путем.
ВИЭ подразделяется на группы – традиционные и нетрадиционные источники
В первую группу входит:
- гидравлическая энергия воды, которая преобразуется в электрическую энергию. Каждая энергетическая станция вырабатывает ее посредством действия гидросилового оборудования, устанавливаемого на ней;
- энергия биомассы, получаемая в ходе сжигания древесного угля, дров, торфа. Она применяется в основном для выработки тепла, подаваемого в отопительную систему жилых и нежилых зданий;
- геотермальная энергия, являющаяся результатом естественного гниения и поглощения минералами, находящимися в недрах земли, солнечной энергии. В сущности, солнце есть неисчерпаемый источник энергии. Его тепловое излучение преобразовывается в электрическую энергию с применением фотоэлементов, тепловых машин.
Вторая группа состоит из энергии, которая существует в природе, окружающей человека:
- солнечной;
- ветровой;
- морских волн и течений;
- приливов и отливов океана;
- биотоплива;
- низкопотенциальной тепловой.
Принцип использования возобновимой энергии заключается в ее извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде геологических процессов. Она предоставляется потребителю, который использует ее для решения технических задач и удовлетворения своих нужд.
Характеристики отдельных ВИЭ
Многие нетрадиционные и возобновляемые источники энергии без затруднений устанавливаются в жилых зданиях. Отдельные его виды можно применять в тяжелой и легкой промышленности, установив в производственных зданиях. В их число входят возобновляемые ресурсы, предоставляемые человеку самой природой.
Наибольшую популярность обрела энергия биомассы, являющаяся одним из видов «зеленой энергии». Она позволяет рационально использовать природные ресурсы планеты. Ресурсами являются отходы деревообрабатывающей и бумажной промышленности, отраслей сельского хозяйства, включая бытовой и строительный мусор, из которого вырабатывается естественным путем метан.
Воздушные массы атмосферы есть своего рода вечный неиссякаемый источник, потому что обладают огромной кинетической энергией. Они перемещаются под воздействием геологической деятельности ветра. Его сила преобразуется в электрическую энергию с помощью ветровых установок. Несмотря на довольно высокую стоимость, они успешно используются в районах со спокойным ландшафтом.
Еще один вечный источник энергии – Солнце. Солнечная энергетика является одним из направлений НВИЭ, основанной на непосредственном применении солнечного излучения для получения энергии. Она является бесплатным источником, который возобновляется. Помимо того, ее относят к категории «чистая энергетика», не производящей вредных отходов. Но солнечные установки применимы только в тех широтах планеты, где достаточно солнечного света для выработки электрической энергии.
Водный поток есть неиссякаемый источник, обладающий потенциальной и кинетической энергией. Она в ходе работы преобразуется в электрический ток. Ярким примером использования гидравлической энергии рек, воды является строительство малых и микро ГЭС, а также крупных ГЭС с большими мощностями.
Малые и микро ГЭС обрели популярность во многих странах, использующих энергию возобновляемых источников малых водотоков с целью выработки электрического тока. Нужно заметить, что в последние годы строительство крупных гидроэлектростанций сократилось до минимума.
«Зеленая энергетика» представлена энергией приливов и отливов океанов, морских волн и течений. Для их использования на берегу морей и океанов строятся приливные станции. Они преобразуют кинетическую энергию вращения Земли, возникающую за счет гравитационных сил Луны и Солнца, которые два раза в сутки изменяют уровень воды.
Достоинства и недостатки ВИЭ
Основное преимущество заключается в том, что возобновляемые ресурсы являются дешевым источником энергии. Это неиссякаемый источник энергии, который предоставлен в неограниченном количестве в окружающей среде, не являясь следствием целенаправленной деятельности человека.
Нужно заметить, что возобновляемые источники энергии имеют один недостаток. Он заключается в низкой степени концентрации, поэтому нельзя получаемую энергию передать на большие расстояния. Как правило, ВИЭ подлежит использованию вблизи потребителя.
Возобновляемая энергетика будущего
Учеными планеты ведутся дальнейшие разработки технологии водородного топлива, которая выделяет энергию при помощи синтеза атомов водорода в атом гелия. В будущем они намерены получать возобновляемые ресурсы не только с применением наземных конструкций, но и спутников Земли, чтобы использовать находящуюся в черных дырах космическую энергию.
Основные предпосылки для развития ВИЭ в Российской Федерации:
- обеспечение энергетической безопасности страны;
- сохранение окружающей среды, что позволит обеспечить экологическую безопасность;
- достижение нового уровня на мировом рынке возобновляемой энергии, что обозначено в общем стратегическом плане развития государства;
- претворение в жизнь мер, способствующих сохранить собственные возобновляемые ресурсы для будущих поколений;
- увеличение размеров потребления сырья, которое используется в качестве топлива.
В перспективе использование возобновляемых источников энергии позволит человечеству восполнить топливный дефицит, удешевить добычу топлива, тепла и моторного масла. Кроме того, их использование очищает атмосферу, что, несомненно, поможет улучшить экологическую обстановку планеты.
И в заключение необходимо отметить, что возобновляемые источники электроэнергии обладают несомненным преимуществом. Оно заключается в их неисчерпаемости и экологической чистоте. Человек может использовать их без каких-либо опасений, потому что они не нарушают энергетический баланс планеты. К тому же возобновляемые ресурсы находятся вокруг него всюду.
‘; blockSettingArray[0][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[0][«elementPlace»] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1][«minSymbols»] = 0; blockSettingArray[1][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[1][«text»] = ‘
‘; blockSettingArray[1][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[1][«elementPlace»] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3][«minSymbols»] = 1000; blockSettingArray[3][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[3][«text»] = ‘
Неисчерпаемые и исчерпаемые источники энергии
Природа Земли способна дать человечеству всё необходимое для его жизни и развития. Природные ресурсы — это средства к существованию, без которых человек не может жить и которые он находит в природе. Это вода, почвы, растения, животные, минералы, которые мы используем непосредственно или в переработанном виде. Они дают нам пищу, одежду, кров, топливо, энергию и сырьё для работы промышленности, из них человек создаёт предметы комфорта, машины и медикаменты. Содержание понятия «природные ресурсы» меняется во времени, по мере развития цивилизации. Какие-то ресурсы перестают быть необходимыми человечеству, но чаще всего бывает наоборот. В сферу хозяйственной деятельности вовлекается всё большее число видов природных богатств. В сущности, история человечества — это поиск и освоение новых видов и источников природных ресурсов. В производственную сферу включены в качестве ресурсов практически все компоненты природы.
Очевидно, что мировые природные ресурсы нашей планеты небезграничны. Человек и общество в целом на протяжении всего периода своего существования активно потребляют мировые запасы природных ресурсов планеты.
Некоторые виды ресурсов, например минеральные, можно использовать только один раз (хотя некоторые металлы могут служить вторичным сырьём). Такие виды ресурсов называются исчерпаемыми, или невозобновляемыми ресурсами. Они имеют конечные запасы, пополнение которых на Земле практически невозможно. Во-первых, потому что не существует таких условий, в которых они образовались миллионы лет назад, а во-вторых, скорость образования полезных ископаемых неизмеримо медленнее, чем расходование их человеком. Другие виды ресурсов, такие, например, как вода, «возвращаются» природе снова и снова, сколько бы мы их ни использовали. Эти ресурсы называются неисчерпаемыми, или возобновляемыми ресурсами. Они воспроизводятся в естественных процессах, происходящих на Земле, например, пресная вода в реках, кислород атмосферы, лес и многое другое.
Стало быть, зачастую бывает очень трудно провести границу между неисчерпаемыми и исчерпаемыми ресурсами. Так, например, растения и животные, если их использовать расточительно, не заботясь о последствиях, могут исчезнуть с лица Земли. Следовательно, в этом плане их можно отнести к невозобновляемым ресурсам. С другой стороны, растительный и животный мир обладает способностью к самовоспроизведению и при разумном использовании может быть сохранён. Таким образом, в принципе эти ресурсы возобновляемы. То же самое можно сказать и о почвах. При рациональном ведении хозяйства почвы могут не только сохраняться, но даже повышать своё плодородие. С другой стороны, неразумное использование почв приводит к уменьшению их плодородия, а эрозия часто физически уничтожает почвенный слой, полностью смывая его. То есть во многих случаях исчерпаемость или неисчерпаемость природных ресурсов определяется отношением к ним человека.
Почва в жарком поясе Земли
Рассмотрим основные виды природных ресурсов мира. К ним относятся: водные, лесные, земельные, минеральные ресурсы, а также ресурсы энергии Солнца и ветра.
Вода — это один из наиболее важных видов ресурсов, без которых невозможно представить существование человеческого общества и которые ничем нельзя заменить. Посмотрев на нашу планету с высоты космических просторов, сразу напрашивается сопоставление её с голубым шаром, который всплошную покрыт водой. Континенты же в это время кажутся небольшими островками в бескрайнем океане. Это вполне естественно, ведь вода занимает 71 процент всей поверхности. Вода — это жизнь. Так гласит древняя мудрость. И в самом деле, вода является основой жизни. Всем живым существам, в том числе и человеку, постоянно необходимо определённое количество воды. На питьё и бытовые нужды только одному человеку требуется около трёхсот-четырёхсот литров воды в сутки. Огромный объём воды расходуется в промышленности и сельском хозяйстве. Выходит, что вода — это основа жизни и многих направлений хозяйственной деятельности человека.
Несмотря на то, что проблема загрязнения воды достигла угрожающих масштабов, решить её вполне возможно. Для этого каждый человек должен приложить усилия. Например, необходимо экономно использовать водопроводную воду. По возможности очищать от мусора близлежащие водоёмы и пляжи. Не использовать в хозяйстве синтетические удобрения. Лучше всего в качестве удобрений подойдут органические бытовые отходы, например, скошенная трава, опавшие листь. Заботиться о чистоте пресной воды — это долг каждого человека!
Лесные ресурсы — это один из самых необходимых и чрезвычайно важных природных ресурсов мира. Лесные ресурсы включают имеющиеся на территории страны запасы леса и недревесные ценности (плоды и ягоды дикорастущих растений, грибы, лекарственные растения и многое другое). Леса служат местом обитания множества животных и растений, они защищают водные бассейны и смягчают изменения климата. Они также являются источником топлива, традиционных лекарств и продуктов питания. Самая большая площадь лесных угодий (40 процентов) находится в Евразии. Менее всего лесных площадей расположено на территории Австралии. Больше всего лесных площадей находится в России, Бразилии, Канаде, США.
Современной проблемой лесных ресурсов является их сокращение, обезлесивание площадей, нерациональность вырубок, лесных заготовок. Необходимо сохранить леса как источник кислорода, пищевых продуктов, древесины, как фактора, способного влиять на почву и воду, на здоровье всего человечества. Понимание человеком обозначенных проблем — первый шаг на пути к сохранению лесных ресурсов.
Земельные ресурсы — это земная поверхность, которая может быть использована человеком для жизнедеятельности. Почва — это ценный природный ресурс, главный источник получения продуктов питания и некоторых видов промышленного сырья. Как вы думаете, важна ли почва для живых существ и человека? Конечно, ведь почва является средой обитания многих живых организмов. Люди оценивают плодородие почвы со времён появления земледелия. Почва является основой для развития сельского хозяйства, без неё человечество не могло бы нормально жить и развиваться. Ведь 88 % пищи человечество получает в виде урожаев с обработанной земли. Если же учесть и продукты животноводства, за счёт выращивания скота на лугах и пастбищах, то эта цифра возрастёт до 98 %.
Для улучшения свойств почвы её обрабатывают и удобряют. Почву переворачивают, разрыхляют, чтобы образовались проходы для воды и воздуха. А также, чтобы запахать сорняки. Там, где почвы переувлажнены, проводят осушение земель. В местах, где в почве не хватает влаги, земли, наоборот, орошают. С течением времени растения могут забрать из почвы все минеральные соли. Человек повышает плодородие почвы, внося органические и минеральные удобрения на поля. Однако воздействие человека на почвенный покров не всегда вызывает благоприятное для самой почвы изменение. Самые серьёзные проблемы связаны с разрушением почвенного покрова.
Минеральные ресурсы планеты — это все полезные ископаемые, которые добывает человечество. Доступные и пригодные для промышленного использования ресурсы называют минерально-сырьевой базой. В мире используется свыше двухсот видов минерального сырья. Размещение минеральных ресурсов на планете неравномерно и в большей степени связано с тектоническим строением. Ежегодно открываются и разрабатываются всё новые залежи минералов. Больше всего запасов содержится в горных районах. В последнее время активно ведётся разработка залежей минералов на дне океанов и морей.
Минеральные ресурсы относятся к неисчерпаемым природным запасам нашей планеты. Именно поэтому главная проблема — это истощение мировых запасов полезных ископаемых. Чтобы рационально использовать минеральные ресурсы нашей планеты, учёные постоянно работают над совершенствованием способов добычи и переработки всех полезных ископаемых. Важно не только добыть как можно больше минерального сырья, но и использовать его по максимуму, и позаботиться о полной утилизации отходов.
К неисчерпаемым источникам энергии относится энергия ветра
Научный прогресс, который каждый день движется все дальше и дальше, дает человеку понять, что классические виды топлива – устарели. Совсем недавно люди удивлялись двигателю внутреннего сгорания, а уже сейчас считают его отвратительным и загрязняющим окружающую среду устройством.
Также, большой проблемой становится то, что уголь, нефть и газ, которые сейчас занимают наибольшую часть рынка, совсем скоро исчерпают свои запасы. Человечество должно быть готовым к тому, что придется переходить на неисчерпаемые источники питания, а осваивать их добычу или преобразование нужно уже сейчас.
Кто-то может сказать, что запасов урана хватит еще надолго, поэтому можно не переживать по поводу ископаемого сырья. Извольте, граждане. Неужели вы хотите, чтобы по городу ездил автомобиль на радиоактивном топливе, в него врезался другой такой, и посреди дороги образовалась маленькая экологическая катастрофа? Не нужно.
Сейчас мы разберем все самые распространенные источники питания, запас которых невозможно исчерпать, пока жива наша планета.
Виды неисчерпаемых источников энергии
Неисчерпаемых источников энергии в наше время не так много, однако, и их будет вполне достаточно, чтобы обеспечить человечество необходимым количеством электричества все те века, которые наша планета и цивилизация еще просуществует.
На самом деле остается непонятным, почему человечество начало рыть землю в поисках топлива, учиться его перерабатывать, применять и адаптировать под разнообразные двигатели, а не пользовалось теми благами, которые вот перед тобой.
К неисчерпаемым источникам энергии относятся:
- океанические, морские и речные течения;
- излучение солнца;
- сила потоков ветра.
Прелести силы воды
Не многие люди придают способу добычи электрической энергии из силы течений воды особого внимания, однако, это не совсем правильно! Сила течений, а также их постоянство дает гарантию того, что энергия будет добываться постоянно, и без перебоев.
Да, в наше время воду можно считать классическим источником энергии, но, это только если учитывать большие гидроэлектростанции. Если же акцентировать внимание на более мелких проявления, строительство которых не будет занимать большого количества времени, не требовать огромных человеческих ресурсов, и не будет приводить к смертям людей еще в процессе строительства гидроэлектростанции, то мы получим довольно интересные и локальные источники питания.
Первым таким проявление, по праву, можно считать мельницы, которые работали возле реки. Силой воды вращался механизм, который перемалывал зерно, после чего человек уже получал муку и хлеб. Почему на этом все остановилось? Увы, неизвестно.
Солнечное излучение – лучшая альтернатива топливу?
Говорить о том, насколько солнечное излучение идет впереди остальных источников питания еще рано. Вся проблема в том, что данный нескончаемый источник питания требует больших умственных и научных вложений от человечества. Причиной тому стало большое количество техники, которая необходима для переработки большого количества солнечной энергии.
Основной проблемой переработки солнечных лучшей является именно техника. Что именно? Для обеспечения электричеством даже обыкновенного частного дома, в котором работают несколько несчастных бытовых приборов, типа холодильника, телевизора и стиральной машины, нужно усеять солнечными панелями всю крышу этого здания.
Однако, это единственное решение проблемы долгой зарядки электрокаров. Именно наличие солнечной батареи на крыше автомобиля может решить эту задачу. Представьте, что вы едете по городу, открываете солнечные панели, чтобы они впитывали энергию, и без проблем заряжаете аккумуляторы. Круто же!
Ветер, ветер, ты могуч!
Самым действенным способом, который помогает обеспечить электричеством именно жилые и нежилые постройки. Во многих странах Европы они начинают набирать большую популярность. Учитывая то, что развитие отрасли началось в далеких 70-х годах 20-го века, то технологии достигли уже запредельного уровня.
Увы, то, что в нашей стране они начали появляться около 10-15 лет назад, то хорошо, что мы уже видим хоть какие-то сдвиги в отрасли энергии ветра, как неисчерпаемого ресурса.
Ученые по всему миру работают над тем, каким образом увеличить восприятие ветра лопастями, и максимизировать получаемую от вращения энергию.
Почему к неисчерпаемым источникам энергии относится энергия ветра? Ведь он непостоянный, и может быть редкостью для определенных районов нашей планеты.
Причина в том, что он, банально, не может перестать существовать. Основной проблемой остается его географическое наличие, или наоборот отсутствие, в тех или иных частях земного шара. Выходом может стать изобретение мобильных ветряных электростанций, которые смогут добывать электричество на ходу.
Берегите энергию, и пользуйтесь ей правильно!
Как Земля может служить источником неисчерпаемой энергии (4 фото)
Все городские жители привыкли к тому, что электричество и тепло в их дома поступают как-то сами собой. Плати за них каждый месяц и дома будет светло, тепло и вкусно пахнуть с кухни. Но задумывались ли вы когда-нибудь откуда вся эта энергия берется? В крупных городах, как правило, это гидроэлектростанции, теплоэлектростанции и атомные электростанции. Сегодня поговорим про немного специфический, но очень интересный способ добычи тепла и света непосредственно из темных недр нашей планеты. Сжигать ничего не придется.
Прежде, чем говорить о производстве энергии, давайте представим себе отдаленное от крупных городов место. Не деревню, в которой живет 10 жителей в 15 покосившихся домах, а просто небольшой городок. Желательно, чтобы он находился рядом с вулканом. Если представили, то теперь надо понять, как доставить туда электричество и отопление.
Можно построить тепловую электростанцию и круглые сутки жечь природные ископаемые, которые стоят больших денег, портят окружающую среду и требуют как минимум хорошую дорогу для их доставки, а то и железнодорожную ветку.
Вторым вариантом будет дорогущая атомная станция, которая несет в себе вполне понятные риски и требует работы специалистов узкого профиля. Это тоже не самый хороший вариант для небольших городов. Но что тогда выбрать и как обеспечить людей бытовыми благами?
Что такое ГеоТЭС
Перед тем, как рассказать о самих электростанциях, стоит сказать, что такое вообще геотермальная энергия.
Для получения тепла из недр Земли требуется бурение скважин. При этом, чем глубже скважина, тем больше энергии можно получить. Геотермический градиент в скважине возрастает в среднем на 1 °C каждые 36 метров. Тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей воды, а использовать его можно как для производства электричества, так и для отопления. Благодаря тому, что терминальные регионы есть по всему миру, пользоваться таким способом получения энергии могут многие страны.
Наиболее удачными местами для размещения подобных электростанций являются стыки тектонических плит. Именно в этих зонах кора тоньше и тепло получить проще. Напомню, считается, что температура в центре Земли не ниже 6800 градусов. Чем ближе к центру, тем выше температура. Все логично.
Примерно по такой схеме работает геотермальная электростанция.
В простейшем примере ГеоТЭС работает путем получения водяного пара, который крутит турбину, вырабатывающую электричество, но из-за особенностей каждого конкретного варианта они делятся на несколько типов.
Типы ГеоТЭС
Самый простой тип ГеоТЭС использует при работе так называемую прямую схему. При ней пар поднимается по трубам и сразу раскручивает турбину. При непрямой схеме перед тем, как попасть в трубы, пар очищается от газов, которые вызывают ускоренное разрушение металла. Если удаление газов производится после конденсации воды, схема считается смешанной. Но есть еще и бинарная схема, являющаяся самой технологичной.
Примером таких станций является геотермальная электростанция Ландау в Германии. Она использует термальную воду для доставки тепла из недр Земли, но дальше в дело включается другая жидкость с низкой температурой кипения. Она и раскручивает турбины. Как правило, для этого используется изопентан. Такой способ позволяет разместить электростанции в тех местах, где нет доступа к таким источникам тепла, которые способны непосредственно выдать пар для работы турбины. Для их работы достаточно воды с температурой не более 70 градусов.
Первая геотермальная электростанция
Все мы привыкли к тому, что много лет назад энергия добывалась из природных ископаемых. Так оно и было, вот только еще до этого одними их первых электростанций были именно геотермальные. В целом это очень логично, так как техника работала на паровой тяге, и использовать именно пар было более правильным решением. Да и собственно единственным для того времени, не считая сжигания дерева и угля.
Еще в 1817 году граф Франсуа де Лардерель разработал технологию сбора природного пара, которая очень пригодилась в двадцатом веке, когда спрос на геотермальные электростанции стал очень высоким.
Первая реально работающая станция была построена в итальянском городе Лардерелло в 1904 году. Правда, она была больше прототипом, так как могла питать только 4 лампочки, но она работала. Спустя шесть лет в 1910 году в этом же городе была построена реально работающая станция, которая могла добывать энергию, достаточную для промышленного использования.
Даже в таких живописных местах могут быть ГеоТЭС.
Экспериментальные генераторы строились во многих местах, но именно Италия до 1958 года удерживала лидерство и была единственным в мире производителем геотермальной энергии в промышленных масштабах.
Уступить лидерство пришлось после того, как в Новой Зеландии запустили в эксплуатацию электростанцию Вайракей. Она была первой геотермальной электростанцией непрямого типа. Через несколько лет подобные объекты открылись и в других странах, включая США с ее источниками в Калифорнии.
Первая геоТЭС непрямого типа была построена в СССР в 1967 году. В это время такой способ получения энергии начал активно развиваться по всему миру. Особенно в таких местах, как Аляска, Филиппины и Индонезия, которые до сих пор являются одними из лидеров по добываемой таким способом энергии.
КПД геотермальной электростанции
На самом деле, нельзя сказать, что геоТЭС очень эффективны, так как их КПД составляет всего 7-10 процентов. Это очень мало в сравнении с объектами, на которых энергия извлекается из сгорающего топлива. Именно поэтому нельзя просто выкопать яму, засунуть в нее трубу и пойти отдыхать. Система должна быть высокоэффективной и использовать несколько циклов для большей производительности, иначе полученной энергии не хватит даже на работу насосов, используемых для доставки жидкости на поверхность.
Ключевым фактором успеха геотермальных электростанций, в сравнении с ветряными и солнечными, является их постоянство. Они способны работать 24/7 с одинаковой интенсивностью, затрачивая на работу меньше энергии, чем производится на выходе. Дополнительным плюсом является возможность получения тепла, используемого для отопления домов и объектов в ближайшей зоне. И для всего этого не надо сжигать дорогое топливо.
Перспективы геоТЭС
Спустя более чем сто лет с момента первой демонстрации возможностей использования геотермальной энергии, станции, работающие на этом “топливе”, являются перспективными и незаменимыми для некоторых регионов. В России, например, почти все станции находятся на Камчатке. В США речь идет о Калифорнии, а в Германии о некоторых Альпийских районах.
Страны лидеры по производству энергии из геотермальных источников.
Пятерка лидеров по объему производимой ГеоТЭС энергии включает в себя США, Индонезию, Филиппины, Италию и Новую Зеландию. Несложно заметить, что это страны с совершенно разным уровнем развития. Получается, что геотермальная энергии доступна всем и все в ней заинтересованы. По мере развития технологий, увеличения КПД станций и уменьшения запасов невозобновляемых источников энергии, геотермальная энергия будет становиться все более востребованной.
Для тех, кто переживает за температуру планеты, стоит сказать, что при температуре центра Земли минимум 6800 градусов Цельсия, остывает он всего на 300-500 градусов за миллиард лет. Думаю, что не стоит беспокоиться по этому поводу.
мировые тенденции и ситуация в России
В последние десятилетия использование возобновляемых источников энергии все чаще становится темой различных научных исследований, совещаний, ассамблей. Люди приходят к пониманию, что добывая для себя ресурсы, мы наносим необратимый вред планете. А с развитием технического прогресса энергии для человечества требуется все больше и больше. Если еще пару десятилетий назад экспериментальные установки, преобразующие энергию ветра или солнца в электрическую и тепловую вызывали саркастические улыбки, то сейчас эти ресурсы уже получили распространение и стали вполне обычным явлением.
Но далеко еще не все знают, что в конструкциях многих современных приборов используются технологии, использующие нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. К примеру, производители компании Bosh производят котлы отопления и ГВС, создали несколько моделей, которые подсоединяются к солнечным коллекторам. В результате этого шага КПД котлов возрос на 110%. Получается, что атмосфера получает намного меньше вреда в виде продуктов сгорания природного газа, а люди получают существенную экономию, благодаря уменьшению потребления газа, следовательно, и оплаты за него.
Польза от экономичных приборов, работающих на возобновляемых источниках энергии понятна, и теперь перед учеными и промышленниками стоит главная задача – провести максимально обширную информационную компанию, которая бы привела человечество к выбору экологичных технологий.
Что такое возобновляемая энергия
Возобновляемая энергия носит еще несколько названий. Это «регенеративная энергия» и «зеленая энергия», то есть энергия, которую вырабатывается природными источниками, и ее добыча совершенно не вредит окружающей среде. Запасы такой энергии неисчерпаемы, размеры их неограниченные, если судить по меркам человечества.
Соотнести обозримое будущее людей и, к примеру, срок жизни солнца, совершенно невозможно. Буквально недавно ученые обнародовали выведенную ими цифру лет, после которой солнце совершенно погаснет. Это 5 миллиардов лет. Очень хочется верить, что жизнь на Земле будет процветать все это время, и что люди будут жить и здравствовать. Но уже сейчас можно предположить, что число людей на планете будет расти, как и сейчас. Для них нужны будут дешевые энергетические ресурсы. Возобновляемые энергетические технологии будут в этом вопросе единственным выходом при условии сохранения планеты, ее богатств животного и растительного мира, климатического разнообразия, ландшафтных красот, чистого воздуха, воды, земли и недр.
Именно поэтому так широко приветствуются уже сейчас технологии получения энергии при помощи ветра, солнца, дождя, геотермальных источников, рек, морей и океанов и пр. Все это возобновляемые источники энергии. Сколько бы человек не пользовался такой энергией, она никогда не иссякнет. Ветер всегда будет дуть, вызывая приливы и отливы, реки всегда будут своей мощью крутить лопасти гидротурбин, солнечные коллекторы будут обеспечивать тепло в жилых домах и больших учреждениях.
Энергоэффективность и энергосбережение в России
Эти два направления входят в общий стратегический план развития России, обозначены они были еще в 2010 году. Государству действительно выгодно, чтобы возобновляемые источники энергии в России действительно применялись. Если завод будет потреблять дешевую и легко получаемую энергию, то снизится себестоимость продукции. При этом снизится цена на товар в магазине, создав сокращение социальной напряженности, и увеличится общая прибыль предприятия. А это значит, что будут созданы новые рабочие места, будут развиваться новые технологии и существенно вырастет уровень средств, перечисляемых предприятием в виде налогов.
Если частный владелец жилья перейдет на потребление возобновляемой энергии, то государству от этого шага опять-таки будет большая польза. Он, во-первых, приобретет новейшее оборудование, что стоит недешево в настоящее время. Во-вторых, человек не будет требовать подвести к его жилью центральные коммуникации. И в третьих, воздействие на экологию сократиться до минимального, следовательно, государство потратит намного меньше средств на природоохранные мероприятия.
Мотивы в масштабе всей России понятны, осталось самое трудное — научить российских граждан рассуждать не только, исходя из собственных затрат, но и с позиций сбережения природных ресурсов. Необходимо донести до населения, что возобновляемые и невозобновляемые источники энергии могут по-разному влиять не только на благосостояние, но и на здоровье и продолжительность жизни нации.
Нефть, газ, торф, каменный уголь – все это ресурсы привычные, эффективные, но невозобновляемые. Да, если рассматривать вопрос с позиции ныне живущих и даже их детей и внуков, то на наш век всего этого хватит. Но загрязнение атмосферы происходит в большей части именно продуктами сгорания этих ресурсов, а болезни от грязного воздуха (астмы, аллергии, иммунная недостаточность, болезни сердца, рак и пр.) – это уже проблема ныне живущих.
Использование возобновляемых источников энергии не только удешевляет добычу и потребление, но и очищает атмосферу, улучшает наше здоровье. И в этом тоже огромная выгода для государства, ведь здоровое общество – гарант высоких показателей экономики, достижений науки, культуры и искусства и пр.
Ученые отмечают, что в нашей стране огромный потенциал для развития использования энергосберегающих технологий. Мы можем добиться показателя в 40% от всего количества потребления энергии. То есть 40% энергии будет производиться с помощью возобновляемых источников. Это 400 миллионов т.у.т. Для справки: 1 т.у.т. – это теплота сгорания 1 килограмма условного топлива. То есть мы можем заменить альтернативными источниками 400 миллионов килограмм топлива в год, дорогостоящего и дающего вредные выхлопы. Такова возобновляемая энергия в России, а если говорить о мире в целом, то этот показатель составляет 20 миллиардов т.у.т. в год! Это более половины всего топливного и энергетического ресурса.
Российское правительство разработало ряд документов, которые определяют регламент работы по внедрению у нас энергоэффективных технологий. Рассчитано их действие до 2030 года.
Очень интересно мнение экономических аналитиков на тему внедрения в России технологий с использованием возобновляемых источников энергии. Они заметили, что поводом для использования крупными бизнес-субъектами новейших разработок, производства экологичных приборов, имеет два мотива. Первичен мотив экономический. Если технология приносит прибыль производителю или пользователю, то она используется и внедряется. А вот улучшение экологии всегда является вторичным мотивом, про него вспоминают только тогда, когда успешно получена прибыль. Менталитет, что поделать!
Возобновляемые источники энергии: мировые тенденции
В этом направлении поражает очень интересная тенденция – наиболее сильно развиваются и применяются все виды возобновляемых источников энергии в развивающихся и небогатых странах. Они, конечно, не приблизились к цифрам затрат передовых стран, но по темпам развития опережают, и достаточно уверенно.
В 2012 году были созданы и получили развитие проекты по возобновляемым технологиям в 138 странах. И две трети от этого числа – развивающиеся страны. Неоспоримым лидером среди них является Китай, в 2012 году он увеличил получение электричества из солнечной энергии на 22%, по государственным расценкам «из солнца» было получено 67 миллиардов долларов! Так же резкий рос развития энергоэффективных и экологичных технологий произошел в Марокко, в Южной Африке, Чили, Мексике, Кении. Блестящих результатов в своих регионах добились Ближний Восток и Африка.
ООН отметила, что благодаря такому эффективному росту был обеспечен доступ всех стран к современным энергетическим услугам, были удвоены темпы повышения эффективности использования альтернативной энергии на Земле, и появилась очевидная вероятность того, что к 2030 году альтернативная энергетика обгонит стандартную.
В развитых странах предпринимаются ряд мер, которые позволяют ускорить процесс строительства установок для получения возобновляемой энергии. В Японии, к примеру, тем, кто устанавливает солнечные батареи, положены льготные тарифы и субсидии на строительство и установку.
Гидроэлектростанции
В этих сооружениях электричество вырабатывается за счет энергии падающей воды. Поэтому строят такие объекты на реках с большим течением и перепадами в уровне на местности. Кроме того, что река никогда не перестанет течь, выработка энергии не приносит никакого вреда окружающему пространству. Мировое сообщество получает таким способом до 20% от всей электроэнергии. Лидеры в этой отрасли – страны, где протекает большое количество многоводных рек: Россия, Норвегия, Канада, Китай, Бразилия, США.
Биотопливо
Биотопливо – это самые разнообразные виды возобновляемых источников энергии. Это отходы различных производств: деревообработки, сельского хозяйства. Да и просто бытовой мусор является ценным источником энергии. Также в выработке альтернативной энергии используются мусор со строительства, от вырубки леса, от производства бумаги, от фермерских хозяйств, мусор с городских свалок и там же вырабатываемый естественным образом метан.
В последнее время в прессе все больше появляется информации, что топливом становятся такие источники, которые ранее даже предположительно ими быть не могли. Это навоз с ферм, это перегнившая трава, это растительное и животное масло. В продукты переработки этих источников добавляется немного дизельного топлива, и далее используется по назначению – для заправки автомобилей! Выхлопы такого топлива во много раз менее токсичны, что особо важно в мегаполисах. Сейчас уже ученые ведут разработку рецептуры и технологии производства биотоплива без добавления дизельного.
Ветер
Технология ветряных мельниц известна издревле. И только в 70-х годах прошлого века люди стали придумывать ветряки в качестве источников альтернативной энергии. Были созданы первые ветряные электростанции. Уже в 80-е годы XX века в селах стали появляться целые ряды генераторов, преобразовывавшие в электрическую энергию ветра. Сейчас лидируют по числу таких электростанций Германия, Дания, Испания, США, Индия и все тот же самый прогрессивный Китай. Отличительная особенность установки таких сооружений – их совсем не низкая себестоимость. Окупается ветряк не очень быстро, и строительство ветряных станций требует первоначальных инвестиций.
Геотермальная энергия
Геотермальные электростанции работают на тепле природных горячих источников, они его преобразовывают в электрическую энергию и снабжают жилые помещения близлежащих населенных пунктов горячей водой. Первая такая электростанция была пущена в эксплуатацию в Италии в 1904 году. Причем работает она до сих пор и довольно успешно! Сейчас такие станции построены в 72 странах мира, лидируют здесь США, Филиппины, Исландия, Кения, Россия.
Океан
Приливы и отливы в прибрежных зонах океана настолько сильны, что своим течением они способны выработать довольно большое количество энергии. Плотиной разгораживаются верхний и нижний бассейны, при движении воды вращаются лопасти турбины, которая приводит в действие генератор электричества. Схема проста, как и все, что связано с возобновляемыми источниками энергии. На планете всего 40 таких станций, потому что мало где соблюдено природой основное требование – разница уровня в бассейнах 5 метров. Построены приливные станции во Франции, Канаде, Китае, Индии, России.
В последнее время все большую популярность приобретает технология «пассивного охлаждения и нагревания». Благодаря ей, совершенно не нужно отапливать или охлаждать жилое помещение, следовательно, происходит экологичное получение энергии из внутренних ресурсов самого дома. Технология включает в себя правильное архитектурное решение, соблюдение размеров окон и наклона козырьков, структуры стен и потолков, а также использование внутренних вентиляторов и деревьев, посаженных рядом с домом. Очень интересная и рачительная технология, проверенная уже не на одном жилом строении.
Несколько слов о будущем
Будущее сегодня кажется немного наивным, как когда-то смешными казались солнечные батареи и ветряные электростанции. Сегодня ученые прогнозируют развитие технологии водородного топлива, энергии синтеза атомов водорода в атом гелия с огромным выделением энергии, а также планируют получать энергию солнца с помощью спутников Земли и использовать энергию черных дыр. Словом, все теории необычайно интересны. Кто знает, может, уже через 5-10 лет все черные дыры нашей галактики будут работать для тепла в наших домах. Главное, чтобы планета наша жила и была чистой и безопасной!
Германия: Ставка на возобновляемые источники энергии
Е.Щугорева
Про возобновляемые и невозобновляемые источники энергии
Энергетические ресурсы можно разделить на две категории: возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.
Невозобновляемые ресурсы
К невозобновляемым источникам энергии относятся ископаемые виды топлива, которые включают уголь, нефть и природный газ, потому что потребовались миллионы лет для их формирования. После того, как ископаемые виды топлива используют они безвозвратно будут потеряны.
Многие электростанции используют ископаемое топливо. Ископаемое топливо сгорает с выделением тепла, которое используется для производства пара. Пар затем используется, чтобы провернуть лопасти турбины соединенные с генератором, вырабатывающем электроэнергию.
Некоторые электростанции работают на атомной энергии которая представляет невозобновляемые источники энергии.
Атомные электростанции полагаются на уран: тип металла, который добывают из земли и специально обработанный. Тепло, выделяющееся от расщепления атомов урана используется для преобразования воды в пар, который также вращает турбины.
Возобновляемые энергетические ресурсы
Возобновляемые источники энергии включают использование древесины, ветра, солнца, геотермальную мощность, биомассу и воду, хранящуюся на плотинах, озерах и водохранилищах. Электрический ток может быть получен с использованием нескольких видов энергетических ресурсов.
К возобновляемым источникам относится то, что можно использовать снова, потому что может быть создана заново довольно быстро.
Ресурсы ветра могут производить электричество в тех регионах, где дуют устойчивые ветры. Гигантские ветряные турбины захватывают энергию ветра и используют её для генераторов.
Биомасса является материалом, который сформирован из живых организмов, таких как древесина или сельскохозяйственные отходы. Биомасса может быть сожжена для производства электроэнергии или быть преобразована в газ используемый в качестве топлива.
Геотермальная энергия привлекает горячую воду или пар из глубины или под поверхностью земли для производства электроэнергии.
Гидроэлектростанции применяют энергию падающей воды, чтобы вращать генератор турбины.
Солнечная энергия может также использоваться для производства электроэнергии. Солнечные батареи преобразуют лучистую энергию солнца в электрическую. Некоторые калькуляторы и портативные радиоприемники питаются от солнечных батарей. Панели солнечных батарей или модули, расположенные на крыше могут поставлять электроэнергию в здание. 
Большая часть электроэнергии производится на разного типа электростанциях.
Использование возобновляемых и неисчерпаемых источников энергии
Ископаемые и ядерные виды топлива не возобновляемые, потому что эти виды топлива были созданы миллионы лет назад. Между тем, древесина, этанол, биодизель, сельскохозяйственные отходы и метан от коров считаются возобновляемыми, несмотря на то, что использование этих видов топлива генерирует большое количество двуокиси углерода. Некоторые из них, как древесина, производят опасные в воздухе макрочастицы. Разница заключается, что возобновляемые источники энергии топлива вырабатываются из растений, которые росли сравнительно недавно. Сторонники утверждают, что новые растения для следующего цикла топлива используют двуокись углерода от первого цикла выбросов. На практике этот аргумент не всегда справедлив по разным причинам. В некоторых регионах поглощение углерода происходит в тропических лесах удаленно от места производства биотоплива где увеличивается двуокись углерода, которая не будет скомпенсирована. Кроме того биотопливо обрабатывается и транспортируется с помощью формы энергии, которая по-прежнему во многом использует ископаемые виды. Кроме того использование пищевых растений для топлива увеличивает цены на продовольствие.
Некоторые возобновляемые виды топлива имеют замкнутый цикл производства. Некоторые отрасли как сельское хозяйство поддерживают производство метана из биологических источников.
Конечно возобновляемые источники топлива, как энергетические ресурсы ветра, солнца, геотермальная и океана не полагаются на сельское хозяйство.
Природные топливно энергетические ресурсы
Энергетические природные ресурсы, которые не производят значительного парникового эффекта во время генерации включают геотермальную, ветроэнергетику, силу океана, ядерную, гидроэлектроэнергию и солнечную. Ресурсы океана, ветра и солнечная фотоэлектрическая являются источниками с «нулевой эмиссией», но требуют нефтяное топливо в связи с энергоемкостью при изготовлении, а ядерная энергетика производит ядерные отходы.
Если сокращение выбросов парниковых газов является одной из национальных целей, важно получить всю картину включая побочные продукты. Все возобновляемые источники энергии в части выбросов вредных веществ не являются равными.
Все ресурсы имеют влияние на растения и животный мир. Хотя они не выделяют углерод или токсичные выбросы, приливная энергия и ГЭС может помешать движению рыбы и других водных обитателей. Тепловые электростанции океана могут нарушить распределение температуры в воде, что может иметь пагубные последствия для водной жизни.
Солнечная и ветровая энергия требует больших площадей земли, которые могут нарушить дикую природу. Ветряные мельницы убивают птиц и летучих мышей. Солнечная тепловая станция использует воду для турбин, и это может быть проблемой, если солнечная электростанция находится в пустыне. Солнечные фотоэлектрические станции используют неприятные химикаты для производства солнечных батарей.
Тем не менее ископаемые виды топлива, вероятно, по любым меркам, гораздо более экологически вредные. Все они добавляют больше двуокиси углерода в атмосферу, способствуют выбросам парниковых газов:
- Уголь является наиболее известный источник. Он добавляет твердые частицы, оксиды серы, оксиды азота, ртути, загрязняют воду и способствуют кислотным дождям. Угольные шахты разрушительны для человека, источников воды и природной среды.
- Сжигание природного газа значительно чище, чем уголь, и если сжигается в электростанциях комбинированного цикла природный газ, то производит меньше двуокиси углерода, чем уголь. Однако новая технология получения сланцевого газа считается основной причиной загрязнения подземных вод.
- Нефть также выделяет углекислый газа, когда используется, и он приходит с частицами. Каждый год происходят бесчисленные нефтяные пожары, разливы нефти и буровые аварии.
Но если источник энергии возобновляемый, это не значит, что производится мало выбросов парниковых газов. Этот тип может быть токсичным, опасным или экологически катастрофическим.
Солнечная энергия — огромный, неисчерпаемый и чистый ресурс
Солнечная выработка электроэнергии представляет собой чистую альтернативу электроэнергии из добываемого топлива, без загрязнения воздуха и воды, отсутствием глобального загрязнения окружающей среды и без каких-либо угроз для нашего общественного здравоохранения. Всего 18 солнечных дней на Земле содержит такое же количество энергии, какая хранится во всех запасах планеты угля, нефти и природного газа. За пределами атмосферы, солнечная энергия содержит около 1300 ватт на квадратный метр. После того, как она достигнет атмосферы, около одной трети этого света отражается обратно в космос, в то время как остальные продолжают следовать к поверхности Земли.
Усредненные по всей поверхности планеты, квадратный метр собирает 4,2 киловатт-часов энергии каждый день, или приблизительный энергетический эквивалент почти барреля нефти в год. Пустыни, с очень сухим воздухом и небольшим количеством облачности, могут получить более чем 6 киловатт-часов в день на квадратный метр в среднем в течение года.
Преобразование солнечной энергии в электричество
Фотоэлектрические (PV) панели и концентрация солнечной энергии (CSP) объектов захвата солнечного света могут превратить его в полезную электроэнергию. Крыши PV панели делают солнечную энергию жизнеспособной практически в каждой части Соединенных Штатов. В солнечных местах, таких как Лос-Анджелес или Феникс, система 5 киловатт производит в среднем 7000 до 8000 киловатт-часов в год, что примерно эквивалентно использованию электроэнергии типичного домохозяйства США.
В 2015 году почти 800 000 фотоэлектрических систем были установлены на крышах домов по всей территории Соединенных Штатов. Крупномасштабные PV проекты используют фотоэлектрические панели для преобразования солнечного света в электричество. Эти проекты часто имеют выходы в диапазоне сотен мегаватт, а это миллионы солнечных панелей, установленных на большой площади земли.
Как работают панели солнечных батарей
Солнечные фотоэлектрические (PV) панели на основе высокой, но удивительно простой технологии, которая преобразует солнечный свет непосредственно в электричество.
В 1839 году французский ученый Эдмонд Беккерель обнаружил, что некоторые материалы будут испускать искры электричества при ударе с солнечным светом. Исследователи обнаружили, что в ближайшее время это свойство, называемое фотоэлектрический эффект, может быть использовано; первая фотоэлектрическая (PV) ячейка изготовлена была из селена в конце 1800-х годов. В 1950 году ученые в Bell Labs пересматривали технологии и, используя кремний, произведенный в фотоэлементы, смогли преобразовать энергию солнечного света непосредственно в электричество.
Компоненты PV ячейки
Наиболее важными компонентами PV ячейки являются два слоя полупроводникового материала, обычно состоящего из кристаллов кремния. Сам по себе кристаллизирующийся кремний является не очень хорошим проводником электричества, поэтому в него намеренно добавляют примеси — процесс, называемый допинг-этап.
Нижний слой из фотоэлементов обычно состоит из легированного борома, который в связке с кремнием создает положительный заряд (p), в то время как верхний слой, легированный фосфором, взаимодействуя с кремнием — отрицательный заряд (n).
Лишние электроны из n-слоя могут покидать свои атомы, тогда как p-слой эти электроны захватывает. Лучи света «выбивают» электроны из атомов n-слоя, после чего они летят в p-слой занимать пустующие места. Таким способом электроны бегут по кругу, выходя из p-слоя, проходя через нагрузку и возвращаясь в n-слой.
беспилотные самолеты на солнечной энергии
Каждая ячейка генерирует очень мало энергии (несколько ватт), поэтому они сгруппированы в виде модулей или панелей. Панели затем либо используются как отдельные единицы или сгруппированы в более крупные массивы.
Переход к электрической системе с большим количеством солнечной энергии дает много преимуществ.
Стоимость солнечных батарей быстро уменьшается (в 1970 году -1кВт-ч электроэнергии, вырабатываемой с их помощью стоил 60 долларов, в 1980 году – 1доллар, сейчас -20-30 центов). Благодаря этому спрос на солнечные батареи растет на 25% в год, а ежегодный объем от продаваемых батарей превышает (по мощности) 40мВт. КПД солнечных батарей, достигавший в середине 70-х годов в лабораторных условиях 18%, составляет в настоящее время 28,5% для элементов из кристаллического кремния и 35% — из двухслойных пластин из арсенида галлия и антимода галлия. Разработаны многообещающие элементы из тонкопленочных (толщиной 1-2мкм) полупроводниковых материалов: хотя их КПД низок (не выше 16%), стоимость очень мала (не более 10% от стоимости современных солнечных батарей). В скором времени ученые предполагают, что стоимость 1кВт-ч будет равна 10 центам, что поставит солнечную энергетику на первые места в энергетической независимости многих стран.
Перовскит «удешевит» солнечную энергию
Еще в 2013 году новость разнеслась по просторам сети: минерал перовскит произведет революцию в солнечной энергетике. Применение вместо кремния перовскита позволит снизить стоимость производства электроэнергии при помощи солнечных батарей. Перовскит (титанат кальция) был обнаружен в начале 19 века в Уральских горах, назван в честь Л.А. Перовского (известного любителя минералов). Как компонент фотоэлемента начал использоваться в 2009 году.
Батареи покрываются инновационным недорогим фотоэлементом, основное достоинство которого в том, что он может конвертировать в энергию намного большее количество частей солнечного света. Перовскиты представляют собой кристаллическую структуру, которая позволяет с максимальной эффективностью впитывать солнечный свет. По предварительным оценкам использование батарей на основе перовскита может снизить стоимость киловатта энергии в семь раз.
«Главное преимущество новых фотоэлементов заключается не столько в эффективности, сколько в том, что материал чертовски дешев. Батареи на основе перовскита, в которых не используется кремний, могут сделать солнечную энергетику по-настоящему массовой».
Солнечная энергия для ЦОД
10 % всей производимой в мире электроэнергии потребляют серверные фермы. Так как энергоэффективные сети и возобновляемые источники энергии сейчас внедряются во всех отраслях, ЦОД не остались в стороне. Негативное влияние серверных ферм на окружающую среду давно уже на устах экологов. Поэтому владельцы дата-центров стремятся к снижению негативного воздействия своих ЦОД, прибегая к передовым энергосберегающим и «зеленым» технологиям выработки электроэнергии, сюда можно отнести фрикулинг, системы локальных генерирующих мощностей на базе возобновляемых источников энергии.
Как выход — солнечная электростанция рядом с серверной фермой, в тех странах, где это позволяют климатические условия. Она идеальна для серверных ферм, которые развернуты в тропиках или субтропиках. Ведь использование солнечных панелей на крыше ЦОД, кроме того что предоставит «зеленую энергию», так еще и поможет уменьшить тепловую нагрузку на здание, так как создаваемая ими тень минимизирует количество поглощаемого крышей тепла. Гелиоэлектростанция снизит общий негативный эффект дата-центра на экологию, и повысит надежность ЦОД расположенных в регионах, где наблюдаются перебои в работе центральной электросети.
крупная электростанция на базе возобновляемых источников энергии рядом с дата-центром Apple в городе Мейден, штат Северная Каролина (США)
Switch совместно с энергетической компанией Nevada Power начала сооружение рядом с Лас-Вегасом солнечной станции Switch Station мощностью 100 МВт. В американских СМИ компанию Switch называют «возмутителям спокойствия» на рынке коммерческих ЦОД, это один из крупнейших игроков, данной отрасли. Компания занимается сооружением и поддержкой datacenter facilities – зданий и и инженерной инфраструктуры без собственно вычислительной аппаратуры, ее основная модель взаимодействия с клиентами – colocation.
крупнейшая в мире гелиотермальная электростанция Айванпа мощностью 400 МВт
В 2015 году США и Япония начали разрабатывать новый механизм электроснабжения ЦОД за счет солнечной энергии. Проект предполагает исследование новых возможностей «… использования связки генерирующих мощностей на базе солнечной энергии и систем класса HVDC (высокое напряжение постоянного тока), применяемых для распределения генерируемой солнечными батареями электроэнергии на уровне ЦОД». Такое комбинирование HVDC и солнечных панелей даст возможность развернуть единую систему резервного электропитания на базе аккумуляторных батарей, при этом можно будет экономить на капитальных и эксплуатационных расходах.
Интересно
Немецкий архитектор Андре Броезель из компании Rawlemon создал солнечую батарею в форме движущего стеклянного шара. Он называет его генератором нового поколения, который будет ловить максимальное количество лучей, так как он оснащен системой отслеживания перемещения солнца и датчиками смены погоды, а это на 35 % эффективней в сравнении с стандартными солнечными батареями.
Японская энергетическая компания Shimizu Corporation в 2015 году обьявила о своем намерение построить крупную солнечную электростанцию на естественном спутнике нашей планеты — Луне. Электростанция в виде колец с солнечными батареями будет опоясывать Луну по примеру планеты Сатурн и передавать энергию на Землю. От такой солнечной станции Shimizu Corporation ожидает 13 тысяч тераватт энергии/ год. Еще не известна стоимость и дата начала такого космического строительства.
В институте прогрессивной архитектуры в Каталонии разработали солнечную панель, которая может функционировать на растениях, мхе и почве. Плюсом такой технологии является отказ от опасных токсичных материалов и тяжелых металлов в производстве солнечных панелей. Тут используются специальные бактерии в крохотных топливных ячейках, размещенных в земле под корнями растений. Бактерии нужны для выработки дешевой энергии в мини-батареях. Растения будут обеспечивать жизненный цикл бактерий, а вода служить в качестве подпитки для всей системы. Такая инновационная система может работать на территориях, где солнечного света не так уж и много, если заменить растения мхом, так как он может расти в тени.