Алтернативни енергийни източници: преглед на технологиите

Въведение

Цялата съвременна световна икономика зависи от богатствата, натрупани още по времето на динозаврите: петрол, газ, въглища и други изкопаеми горива. Повечето дейности в живота ни - от пътуването с метрото до подгряването на чайника в кухнята - са свързани с изгарянето на това праисторическо наследство. Основният проблем е, че тези леснодостъпни енергийни ресурси не са възобновяеми. Рано или късно човечеството ще изпомпа целия нефт от земните недра, ще изгори целия газ и ще изкопае всички въглища. С какво ще отопляваме чайниците си тогава?

Не бива да забравяме и отрицателното въздействие на изгарянето на горива върху околната среда. Увеличаването на парниковите газове в атмосферата води до повишаване на средната температура на цялата планета. Продуктите от изгарянето на горивата продуктите от изгарянето на горивата замърсяват въздуха. Особено засегнати са жителите на големите градове.

Всички мислим за бъдещето, дори то да не е в рамките на нашия живот. Светът отдавна е наясно с ограниченията на изкопаемите горива. И отрицателното екологично въздействие на тяхната употреба. Водещите държави вече въвеждат програми за постепенен преход към чисти и възобновяеми енергийни източници.

В цял свят човечеството търси и постепенно внедрява заместител на изкопаемите горива. Слънчеви, вятърни, приливни, геотермални и водноелектрически електроцентрали отдавна работят по целия свят. Изглежда, какво ни пречи да задоволим всички нужди на човечеството с тяхна помощ още сега?

Всъщност алтернативната енергия има много проблеми. Например проблемът с географското разпределение на енергийните ресурси. Вятърните електроцентрали се изграждат само в региони, където често духат силни ветрове, слънчевите електроцентрали се изграждат само в региони с минимален брой облачни дни, а водноелектрическите централи се изграждат на големи реки. Нефтът, разбира се, също не е достъпен навсякъде, но е по-лесно да се набави.

Вторият проблем с алтернативната енергия е нестабилността. Вятърните паркове зависят от вятъра, който постоянно променя скоростта си или напълно спира. Слънчевите електроцентрали не работят добре при облачно време и изобщо не работят през нощта.

Нито вятърът, нито слънцето отчитат нуждите на потребителите на енергия. В същото време енергийната мощност на термична или ядрена електроцентрала е постоянна и лесно се регулира. Единственият начин за решаване на този проблем е да се изградят огромни съоръжения за съхранение на енергия, които да създадат резерв в случай на слабо производство. Това обаче оскъпява цялата система.

Поради тези и много други трудности развитието на алтернативната енергия в света се забавя. Все още е по-лесно и по-евтино да се изгарят изкопаеми горива.

Въпреки че алтернативните източници на енергия не са рентабилни в глобален икономически мащаб, те могат да бъдат много привлекателни в рамките на отделния дом. Много хора вече са засегнати от постоянно повишаващите се тарифи за електроенергия, отопление и газ. С всяка изминала година енергийните компании бъркат все по-дълбоко в джобовете на обикновените хора.

Експерти от международния фонд за рисков капитал I2BF представиха първия преглед на пазара на възобновяема енергия. Те прогнозират, че алтернативните енергийни технологии ще станат по-конкурентни и широко разпространени след 5-10 години. Разликата в разходите за алтернативна и конвенционална енергия вече бързо намалява.

Цената на енергията се отнася до цената, която производителят на алтернативна енергия иска да получи, за да компенсира капиталовите си разходи през целия живот на проекта и да осигури възвръщаемост от 10 % на инвестирания капитал. Тази цена ще включва и разходите за дългово финансиране, тъй като по-голямата част от проекта е със силен ливъридж.

Горната графика илюстрира оценката на различните видове алтернативна и конвенционална енергия през второто тримесечие на 2011 г. (снимка 1).

Фигура 1.	Оценка на различните видове алтернативна и конвенционална енергия

Данните показват, че геотермалната енергия, както и отпадъците и сметищният газ, са с най-ниски разходи от всички алтернативни енергии. Всъщност те вече могат да се конкурират директно с конвенционалната енергия, но ограничаващ фактор за тях е ограниченият брой места, където тези проекти могат да бъдат реализирани.

Тази книга е написана за тези, които искат да бъдат независими от капризите на енергийната индустрия, които искат да допринесат за развитието на алтернативната енергия и които просто искат да спестят малко пари за енергия.

От книгата В. Германович, А. Турилин "Алтернативни източници на енергия. Практически конструкции за вятърна, слънчева, водна, земна енергия и енергия от биомаса.

Продължете да четете тук

Имат ли бъдеще алтернативните източници на енергия?

Алтернативните източници на възобновяема енергия са доста интересни и обещаващи. Например, съществуват няколко ефективни метода за генериране на вода от въздуха. Това обаче изисква използването на генератор. Времето ще покаже дали ще бъдат намерени нови подходи за решаване на тези проблеми и за подобряване на техниките.

Дали ще бъде възможно ресурсите да се използват разумно, е голям въпрос.

Гледайте този видеоклип в YouTube

Предишна Инженеринг️ Релета за домашно напрежение 220V: как да защитите домашните си уреди
Следваща Инженеринг Трябва ли да докладвате или не върху водомерите през 2019 г.: и какво се случва, ако не го направите навреме?

Видове алтернативни енергийни източници.

Вятърът, слънцето, водата, биогоривата и земната топлина са относително неизчерпаеми и възобновяеми. Предимствата на алтернативните източници на енергия са неоспорими, тъй като те опазват природните ресурси. Освен това те са много по-екологични.

Вятърна енергия.

Принципът на използване на енергията на вятъра е да се преобразува кинетичната енергия в електрическа, топлинна и механична енергия. Вятърните генератори се използват за генериране на електрическа енергия. Те могат да имат различни технически параметри, размери, дизайн, хоризонтална или вертикална ос на въртене. Платната са класически пример за използване на енергията на вятъра в морския транспорт, а вятърната мелница - за преобразуването ѝ в механична енергия.

Диаметърът на лопатките и тяхната височина определят капацитета на вятърната мелница. Генераторите започват да произвеждат ток при сила на вятъра от 3 m/sec, като достигат максимум при 15 m/sec. Скоростите на вятъра над 25 m/s са критични - генераторът се изключва.

Слънчевата енергия е дар от слънцето.

Слънчевата енергия като алтернативен източник на енергия е естествено продължение на животворната мисия на слънцето на нашата планета. Но досега човечеството не се е научило да я използва директно. Понастоящем слънчевите панели се използват като преобразуватели на слънчевата енергия в електрическа, а слънчевите колектори се използват за топлинна енергия. Освен това в някои случаи се използва комбинация от двете.

Слънчевата технология представлява нагряване на повърхността от слънчева светлина и използване на загрятата вода за гореща вода, отопление или за използване в парогенератори. Слънчевите колектори се използват за преобразуване на слънчевата енергия в топлина. Общият им брой капацитет зависи от Броят и капацитетът на отделните агрегати, които са включени в една слънчева термална система или инсталация за производство на топлинна енергия.

Слънчевите панели се разделят на:

• силиций
• филм

Понастоящем най-популярни са силициевокристалните батерии, а най-удобни са филмовите батерии. Силиконовите панели са един от най-добрите варианти за частен дом.

Хидроенергия - използване на силата на водата.

Принципът на работа на водноелектрическите централи е, че силата на водата действа върху лопатките на водната турбина, която произвежда електроенергия. Понякога за алтернативни форми на енергия се смятат само тези водноелектрически централи, които не използват мощни язовири и произвеждат електроенергия чрез естествения поток на водата. Това се дължи на значителното отрицателно въздействие на мощните водноелектрически централи върху естествените речни ландшафти, тяхното плитководие и катастрофалните наводнения.

Използването на естествената енергия на морските и океанските приливи и отливи не предизвиква възражения у еколозите. Преобразуването на кинетичната енергия в електрическа в този случай се извършва в специални станции за приливи и отливи.

Геотермалната енергия е топлината на Земята.

Повърхността на Земята излъчва топлина не само на местата, където се излъчват горещи сеизмични източници, като Камчатка, но и в почти всички региони на планетата. Специалните термопомпи се използват за извличане на топлина от земята и след това за превръщането ѝ в електрическа енергия или за използването ѝ като топлина. Принцип на действие на устройствата се основава на законите на термодинамиката и физичните закони за поведението на течностите и газовете, особено на фреона.

Видът на конструкцията на помпата определя основния източник на енергия, например "земя-въздух" или "земя-вода".

Биогорива.

Принципът на производство на биогорива се основава на преработката на биологични продукти с помощта на специални съоръжения. По време на обработката се генерира топлинна или електрическа енергия. Биогоривата могат да бъдат в течно, твърдо или газообразно състояние. Твърдите биогорива са например горивни брикети, течен биоетанол и газообразен биогаз. Сред разновидностите му е сметищният газ, който се произвежда в депата за отпадъци. Използването на биогаз от стари сметища помага за решаване на проблема с рециклирането.

Алтернативен източник на енергия: какво представлява и защо е необходим

И до днес енергийната индустрия се основава на перфектно разработени и доказани начини за производство на електроенергия. Това са добре познатите ядрени, енергийни и водноелектрически централи. Всички те работят с ресурсите на нашата планета, които рано или късно ще бъдат изчерпани или ще включват реакции, които могат да причинят непоправими вреди.

През 2017 г. процентът на използване на тези ресурси е разпределен, както следва:

• 39,3% - въглища;
• 22,9% - природен газ;
• 16% - вода;
• 10,6% - ядрена енергия;
• 4,1% - масло.

Днес в тази перспективна област се търсят вещества и процеси в заобикалящия ни свят, които са в състояние да

• да обновяват ресурсите си (т.е. да са неизчерпаеми);
• представляват пълен заместител на конвенционалните по отношение на качеството;
• да бъдат икономични;
• не вреди на околната среда.

Какво не е наред с конвенционалните енергийни източници?

Въглищата, петролът и газът все още не са пълноценен заместител на енергията, от която се нуждае човечеството. Техните резерви обаче са ограничени и не могат да се възобновяват.

Например за създаването на нефт и газ на нашата Земя са били нужни до 350 милиона години, а ние сме изчерпали техните ресурси с много по-голяма скорост.

Около 90% от енергията на планетата през 2010 г. е произведена чрез изгаряне на изкопаеми и биогорива от растителен или животински произход. Той няма да падне под 80% преди 2040 г. В същото време потреблението на енергия се увеличава: до 40 г. - с 56%.

Още през 2012 г. учените заявиха, че всички запаси от газ на планетата ще се изчерпят до 2052 г., а петролът ще издържи малко повече - до 2060 г. С други думи, нашите деца вече могат да наваксат времето, когато един петролен танкер или газопровод ще бъдат безполезни, а горите ще бъдат изсечени.

Вредните емисии в атмосферата от продуктите на горене и от производството на ядрена енергия са причинители на разрушаване на озоновия слой и на глобалното затопляне.

По този начин цялата съвременна цивилизация, независимо от това колко политици и производители на петрол се отърсват от това, е изправена пред глобалния въпрос кой енергиен източник ще замени традиционните, като същевременно запази околната среда.

Топлинна енергия

Най-разпространеният енергиен отрасъл в Русия. Топлоелектрическите централи в страната произвеждат повече от 1000 MW, като използват за суровина въглища, газ, нефтопродукти, шисти и торф. Генерираната първична енергия се преобразува в електричество. В технологично отношение тези растения имат много предимства, които допринасят за тяхната популярност. Сред тях са това, че те не са сложни от гледна точка на условията на работа и че са лесни за организиране от техническа гледна точка.

Съоръженията за производство на топлинна енергия под формата на кондензационни инсталации и централи за комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия могат да бъдат изградени директно в районите, където се добиват ресурсите или където се намират потребителите. Сезонните колебания не влияят на стабилността на централите, което прави тези енергийни източници надеждни. Но топлоелектрическите централи имат и недостатъци, включително използването на изчерпаеми горивни ресурси, замърсяването на околната среда, необходимостта от голям брой работна ръка и др.

Какво да изберем: възобновяеми енергийни източници или ядрена енергия?

В миналото ядрената, въглищната и водната енергия са били масови източници на енергия.

Ето защо, без да се съобразява с факта, че много страни по света са активно ангажирани с развитието на възобновяемата енергия, правителството на Руската федерация планира да произвежда само 4,5 % от енергията си от възобновяеми източници до началото на 2020 г., като признава, че въглеводородите не са безгранични.

Руското правителство очаква дългосрочна енергия от плутоний и термоядрена енергия; тези енергийни източници не са напълно проучени и представляват реална заплаха за човечеството. Това се отнася за разработването и прилагането на цялата ядрена енергия.

За да се проведат допълнителни изследвания в областта на ядрената енергия, през 2007 г. във Франция беше пуснат експериментален реактор за термоядрен синтез с международно значение.

Проектът е създаден от група от няколко държави, включително Русия. Основната цел на този проект е да докаже, че енергията от термоядрен синтез може да се използва с търговска цел като източник на електрическа енергия. Досега не е намерено решение на този въпрос.

Според изчисленията на учените, занимаващи се с изучаването на термоядрения синтез, количеството енергия, получено от тях до 2100 г., няма да може да надхвърли 100 GW, което е нисък показател за решаване на човешките проблеми, свързани с получаването на електроенергия. Например, сегашните електроцентрали в света произвеждат 4 000 GW електроенергия.

Единственият начин за решаване на проблема с производството на електроенергия е човечеството да премине към възобновяеми енергийни източници, като успоредно с това се прилагат технологии, които пестят енергия. Предимството на такъв преход е запазването на климата на планетата. Налице са всички необходими средства за започване на този процес.

Алтернативна енергия в съвременна Русия

В сравнение с предишни години алтернативната енергия се развива по-бързо в Русия, но не е преобладаваща. Днес по-голямата част от енергията в страната се добива от традиционни източници.

Слънчеви електроцентрали

Слънчеви електроцентрали в Урал

Южните райони на страната, както и Западен Сибир, Източен Сибир и Далечния изток имат потенциал за производство на електроенергия от слънчева енергия. В Русия слънчевата енергия е перспективен сектор, затова проектите в тази област се подкрепят от правителството.

Водни и приливни електроцентрали

Русия активно използва водния потенциал за производство на електроенергия: към 2017 г. страната разполага с 15 електроцентрали с мощност над 1000 мегавата, както и със стотици електроцентрали с по-малка мощност. Енергията, произведена от водноелектрически централи, е наполовина по-евтина от тази, произведена от топлоелектрически централи.

Приливните електроцентрали изискват големи финансови средства, поради което в Руската федерация няма развитие в тази област. Според прогнозите на учените приливните електроцентрали могат да осигурят една пета от електроенергията, произвеждана в Русия.

Ветрогенератори

В Русия е невъзможно да се инсталират генератори с хоризонтална ос на въртене поради ниската скорост на вятъра. Често обаче се използват конструкции с вертикална ос на въртене.

Вятърна електроцентрала в област Уляновск

Към 2018 г. общият капацитет на вятърните паркове в Русия е 134 мегавата. Най-голямата електроцентрала в Уляновска област (капацитет - 35 мегавата).

Геотермални станции

В Русия има пет геотермални електроцентрали, три от които са разположени в Камчатка. От 2016 г. геотермалните електроцентрали на този полуостров произвеждат 40% от потребяваната електроенергия.

Използване на биогорива

Русия също организира производството на горива. За страната е по-изгодно да разработва твърди биогорива, отколкото течни. Сега производството се осъществява в завод във Владивосток.

ЯДРЕНА ЕЛЕКТРОЦЕНТРАЛА

Русия произвежда електроенергия с помощта на ядрена енергия и продължава да се развива в тази посока. Изграждат се нови заводи и се прилагат нови производствени методи. Към 2019 г. в Русия работят 10 атомни електроцентрали. Руската федерация е на второ място в света по капацитет за производство на ядрена енергия, а Китайската народна република заема водещо място в този отрасъл.

Вятърна енергия

Вятърните електроцентрали са обещаващ начин за производство на енергия, особено на места, където посоката на вятъра е постоянна.

Този начин на производство на енергия не замърсява природната среда. Съществува обаче зависимост от променливостта и силата на вятъра. Въпреки че тази зависимост може да бъде частично смекчена чрез инсталиране на маховици и различни батерии.

Изграждането, поддръжката и ремонтът на вятърните паркове обаче са скъпи. Освен това работата им е шумна, смущава птиците и насекомите и отразява радиовълните с въртящите се части.

Алтернативна енергия за центрове за данни

Собствениците на центрове за данни все повече се интересуват от алтернативни източници на енергия. Единственият начин за поддържане на този растеж е да се намалят драстично разходите за разполагане, поддръжка и охлаждане на центровете за данни. Има няколко възможности.

Например, топлината, генерирана от сървърите, може да се използва за отопление на помещения. Например през 2015 г. Yandex отоплява цял град във Финландия. Като снабдява града с топлинна енергия, Yandex успява да възстанови част от разходите си за електроенергия.

Охлаждането на центровете за данни е един от най-непосилните разходи на ИТ компаниите. Средно 45% от разходите за енергия се падат на охлаждането.

Оригиналният начин за спестяване на средства за охлаждащо оборудване е да се използва "свободно охлаждане". Или, казано по-просто, да охлаждате сървърите с въздух от улицата. За Русия, където през по-голямата част от годината навън е студено, това важи с особена сила.

Друг начин за охлаждане на въздуха в център за данни, който може да спести разходи за енергия - метод на адиабатно охлаждане. В този случай водата се разпръсква, за да се намали температурата. Когато се изпарява, тя абсорбира топлина и намалява температурата на въздуха по лесен начин.

Във всеки случай е препоръчително да се направи подробен енергиен одит, преди да се експериментира. Резултатите ще ви позволят да анализирате потреблението си на енергия и да определите потенциални икономии на енергия.

Защо ни трябват алтернативни източници на енергия?

Когато изчерпаемите енергийни източници (изкопаемите горива) бъдат изчерпани, човечеството ще трябва да премине към АЕИ (алтернативни енергийни източници). Към 2017 г. 35% от електроенергията, произвеждана в Русия, се произвежда по безвъглероден начин - от атомни електроцентрали и водноелектрически централи.

Използването на конвенционални енергийни източници е проблематично поради следните причини:

• ТЕЦ-овете използват гориво, което ще се изчерпи в близко бъдеще. Според най-лошите оценки тя ще приключи след 30 години;
• Цената на изкопаемите горива се увеличава, така че цената на електроенергията се повишава;
• Продуктите от производството на електроенергия замърсяват околната среда;
• Топлината от електроцентралите причинява глобално затопляне.

Човечеството има само една възможност: да премине към AES.

Приливна енергия

Превръщането на енергията на приливите и отливите в електричество се извършва по два начина в приливно-електрическите централи:

1. Първият метод по принцип е подобен на преобразуването на енергия във водноелектрическа централа чрез въртене на турбина, свързана с електрически генератор;
2. Вторият метод използва енергия от движението на водата; този метод се основава на разликата в нивото на водата при прилив и отлив.

Професионалистите

• Слънчевата енергия е възобновяем ресурс. Докато слънцето съществува, неговата енергия ще достига до Земята.
• Производството на слънчева енергия не води до замърсяване на водата или въздуха, тъй като при изгарянето на горивото не протича химическа реакция.
• Слънчевата енергия може да се използва много ефективно за практически цели, като отопление и осветление.
• Предимствата на слънчевата енергия често се наблюдават при отоплението на плувни басейни, курорти и водни резервоари по целия свят.

Недостатъците

• Слънчевата енергия не произвежда енергия, ако слънцето не грее. Нощта и облачните дни сериозно ограничават количеството произведена енергия.
• Изграждането на слънчеви електроцентрали може да бъде много скъпо.

Основни видове възобновяема енергия

Слънчева енергия

Слънчевата енергия се счита за водещ и чист източник на енергия. Днес за производството на електроенергия са разработени и се използват термодинамични и фотоволтаични методи. Потвърждава се концепцията за работещи и обещаващи нано-антени. Слънцето, като неизчерпаем източник на чиста енергия, е в състояние да посрещне нуждите на човечеството.

Вятърна енергия

Вятърната енергия се използва успешно от хората от дълго време насам. Учените разработват нови вятърни електроцентрали и подобряват съществуващите. Чрез намаляване на разходите и повишаване на ефективността на вятърните турбини. Те са особено подходящи по крайбрежията и в райони с постоянни ветрове. Превръщайки кинетичната енергия на въздушните маси в евтина електроенергия, вятърните електроцентрали вече имат значителен принос към енергийната система на отделните страни.

Геотермална енергия

Геотермалните електроцентрали използват неизчерпаем източник на енергия - вътрешната топлина на Земята. Съществуват няколко работни схеми, които не променят същността на процеса. Естествената пара се пречиства от газове и се подава към турбини, които въртят електрически генератори. Подобни инсталации работят в цял свят. Геотермалните източници произвеждат електроенергия, отопляват цели градове и осветяват улиците. Но енергията на геотермалната енергия се използва много слабо, а технологиите за производство са с ниска ефективност.

Енергия от приливите и вълните

Енергията на приливите и вълните е бързо развиващ се метод за преобразуване на потенциалната енергия на движещите се водни маси в електрическа енергия. С високата си ефективност на преобразуване на енергията технологията има голям потенциал. Той обаче може да се използва само по бреговете на океаните и моретата.

Енергия от биомаса

Процесът на разлагане на биомасата води до отделяне на метан. След като бъде пречистена, тя се използва за производство на електроенергия, отопление на помещения и други битови нужди. Има малки предприятия, които са напълно независими по отношение на енергийните си нужди.

Електромагнитна слънчева енергия

Тя може да се използва за производство на електричество и топлина. Прякото преобразуване на слънчевата радиация в електрическа енергия се постига както чрез пряко преобразуване чрез вътрешния фотоелектричен ефект във фотоволтаичните панели, така и чрез косвени термодинамични методи (генериране на пара под високо налягане).

Слънчева електроцентрала

Генериране на топлинна енергия от Слънчевата енергия се генерира чрез поглъщане на тази енергия и последващо нагряване на повърхността и топлоносителя със специални колектори или чрез използване на техники на "слънчевата архитектура".

Комбинацията от системи за на системата за преобразуване на слънчевата енергия представлява слънчева електроцентрала.

Плюсове

Вятърната енергия не предизвиква замърсяване, което може да замърси околната среда. Тъй като не се извършват химически процеси, както при изгарянето на изкопаеми горива, не остават вредни странични продукти.

• Тъй като вятърната енергия е възобновяем източник на енергия, тя никога няма да се изчерпи.
• Земеделието и пашата на добитък все още могат да имат място върху земи, заети от вятърни турбини, които могат да помогнат за производството на биогорива.
• Вятърните паркове могат да се изграждат в морето.

Проектиране и използване на слънчеви колектори

Примитивният слънчев колектор представлява черна метална плоча, поставена под тънък слой прозрачна течност. Както знаете от училищната физика - тъмните предмети се нагряват повече от светлите. Тази течност се движи с помощта на помпа, охлажда плочата и се нагрява по време на процеса. Верига с нагрята течност може да се постави в резервоар, свързан с източник на студена вода. източник на студена вода. Чрез загряване на водата в резервоара течността от колектора се охлажда. След това се връща на колекционера. По този начин тази енергийна система дава възможност за постоянен източник на топла вода, а през зимата - и на топли радиатори.

Съществуват три вида колектори, които се различават по своята конструкция

Към днешна дата има 3 вида такива устройства:

• въздух;
• тръбна;
• апартамент.

Въздушни колектори

Въздухосъбирателите се състоят от тъмно оцветени плочи

Въздушните колектори се състоят от тъмни плочи, покрити със стъкло или прозрачна пластмаса. Въздухът циркулира естествено или принудително около тези плочи. Топлият въздух се използва за отопление на стаите в къщата или за сушене на пране.

Предимството е в изключителната простота на дизайна и ниската цена. Единственият недостатък е използването на принудителна циркулация на въздуха. Но можете да се справите и без него.

Тръбен

Предимството на този колектор е неговата простота и надеждност.

Тръбните колектори имат вид на няколко стъклени тръби, подредени в редица и покрити отвътре със светлопоглъщащ материал. Те са свързани в общ колектор и през тях циркулира течност. Тези колектори имат два начина за предаване на получената енергия: директен и индиректен. Първият метод се използва през зимата. Вторият се използва целогодишно. Съществува вариант, при който се използват вакуумни тръби: едната се поставя в другата и между тях се създава вакуум.

Това ги изолира от околната среда и запазва по-добре генерираната топлина. Предимствата са простота и надеждност. Недостатъците са високите разходи за монтаж.

Плоска плоча

За да направят колекторите по-ефективни, инженерите предлагат използването на концентратори

Плоският колектор е най-разпространеният тип. Именно той служи за пример, за да обясни принципа на действие на тези устройства. Предимството на този тип е, че е прост и евтин в сравнение с останалите. Недостатъкът е значителната загуба на топлина, от която другите подтипове не страдат.

За да подобрят вече съществуващите слънчеви системи, инженерите предлагат използването на огледално устройство, наречено концентратор. Те дават възможност за повишаване на температурата на водата от стандартните 120°C до 200°C. Този подвид колекционери се нарича концентратори. Това е една от най-скъпите версии, което несъмнено е недостатък.

4-то място. Електроцентрали, работещи с приливи и отливи

Конвенционалните водноелектрически централи работят на следния принцип:

1. В турбините навлиза вода.
2. Турбините започват да се въртят.
3. Въртенето се предава на генератори, които произвеждат електроенергия.

Изграждането на водноелектрически централи е по-скъпо от изграждането на топлоелектрически централи и е възможно само на места с големи запаси от водна енергия. Най-големият проблем обаче е увреждането на екосистемите, причинено от необходимостта от изграждане на язовири.

Приливните електроцентрали работят на подобен принцип, но за производството на енергия се използва силата на приливите и отливите.

"Алтернативните енергийни източници, базирани на водата, включват такава интересна област като енергията на вълните. Става дума за производство на електроенергия чрез използване на енергията на океанските вълни, която е много по-висока от енергията на приливите и отливите. Най-мощната вълнова електроцентрала в момента е Pelamis P-750, която генерира 2,25 MW електрическа енергия.

Огромните конвектори (змиите) се огъват от вълните, като привеждат в движение хидравличните бутала в тях. Те изпомпват масло през хидравлични двигатели, които от своя страна включват електрически генератори. Получената електроенергия се извежда на брега чрез кабел, който минава по дъното на морето. В крайна сметка броят на конвекторите ще бъде увеличен многократно и централата ще може да генерира до 21 MW.

История на вятърната енергия

Не е възможно да се каже точно кога вятърната енергия е започнала да се използва за решаване на икономически проблеми на хората. Вятърните мелници са познати още от времето на Древен Египет. В древен Китай вятърните мелници са били използвани за изпомпване на вода от оризовите полета. Използването на платна за корабоплаване е известно още по-рано, от времето на древен Вавилон, но това са само писмени свидетелства.

По онова време Европа е била сбор от диви племена. С появата на признаци на цивилизация тук се появяват и вятърни мелници и плавателни съдове. Но за дълъг период от време използването на вятъра приключва именно там. Твърде нестабилен и непредсказуем източник, на който не можеше да се разчита, без да има резервен вариант.

С развитието на производството се появяват и първите помпи за извличане на вода от кладенци. Тогава започва използването на вятърни турбини като задвижващи устройства. Такива устройства се използват и днес, като са прости, надеждни и невзискателни за експлоатация.

Вятърните турбини започват да се появяват с появата на устройства за преобразуване на въртеливото движение в електричество - генератори. Бързото развитие на вятърните турбини настъпва през XX век, въпреки че войната спира много проекти в Европа.

Днес лидери в използването на вятърни електроцентрали са САЩ и Китай. Голям брой станции са налични в Европа, концентрирани по западното крайбрежие. Повечето от тях са в Дания, което е разбираемо - в тази страна няма други източници.

Високата ефективност на водноелектрическите централи и липсата на силни и стабилни ветрове в повечето райони са намалили интереса към вятърната енергия. Освен това съществуващото по това време оборудване не е било с голям капацитет и не е имало възможност да произвежда достатъчно енергия. Проблемът се решава с използването на бензинови или дизелови генератори, които са по-надеждни и готови да произведат необходимата мощност в точното време.

Днес интересът към вятърната енергия е нараснал значително. Съществуват нови, по-ефективни разработки, които могат да снабдяват достатъчен брой потребители. Освен това съществуват силни неодимови магнити, които позволяват производството на генератори с възможност за работа при ниска скорост, което променя коренно ситуацията и предизвиква голям интерес сред дизайнерите.