5 необычных способов получения электрической энергии

  • Участник: Сытенко Мария Александровна
  • Руководитель: Жеребцова Анна Ивановна

Цель данной работы — исследование электрических свойств овощей и фруктов.

Моя работа посвящена необычным источникам энергии. В окружающем нас мире очень важную роль играют химические источники тока. Они используются в мобильных телефонах и космических кораблях, в крылатых ракетах и ноутбуках, в автомобилях, фонариках и обыкновенных игрушках. Мы каждый день сталкиваемся с батарейками, аккумуляторами, топливными элементами.

Слово «энергия» прочно вошло в обиходный словарь начала XXI в. человечество в последнее время сталкивается с дефицитом энергоресурсов. Грядущее истощение запасов нефти и газа побуждает ученых искать новые возобновляемые источники энергии

Возобновляемые источники сырья и способы получения из них энергии – магистральная тема многих университетских исследований. Лаборатория в Нидерландах изучает возможность получения электричества из растений, точнее, из корневой системы растений и из бактерий, находящихся в почве.1

Энергия солнца, энергия ветра, энергия приливов и отливов возобновляемым источникам энергии в последнее время всё чаще причисляют и растения. Ведь только зеленое растение является той единственной в мире лабораторией, которая усваивает солнечную энергию и сохраняет ее в виде потенциальной химической энергии органических соединений, образующихся в процессе фотосинтеза.

Один из альтернативных источников энергии – процесс фотосинтеза. Процесс фотосинтеза, протекающий в клетке растения, является одним из главных процессов.

В ходе него происходит не только разделение молекул воды на кислород и водород, но и сам водород в какой-то момент оказывается разделенным на составные части — отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ядра.

Так что, если в этот момент ученым удастся «растащить» положительно и отрицательно заряженные частицы в разные стороны, то, по идее, можно получить замечательный живой генератор, топливом для которого служили бы вода и солнечный свет, а кроме энергии, он бы еще производил и чистый кислород.

Возможно, в будущем такой генератор и будет создан. Но для осуществления этой мечты нужно отобрать наиболее подходящие растения, а может быть, даже научиться изготавливать хлорофилловые зерна искусственно, создать какие-то мембраны, которые бы позволили разделять заряды.

Данные исследований лаборатории молекулярной биологии и биофизической химии МФТУ по созданию таких мембран показали, что живая клетка, запасая электрическую энергию в митохондриях, использует ее для произведения очень многих работ: строительства новых молекул, затягивания внутрь клетки питательных веществ, регулирования собственной температуры.. С помощью электричества производит многие операции и само растение: дышит, движется (как это делают листочки всем известной мимозы-недотроги), растет.

Цель моей работы – исследование электрических свойств овощей и фруктов.

Задачи:

  1. Экспериментально измерить и проанализировать силу тока и напряжение таких батарей.
  2. Провести исследования с гальванических элементов, изменяя ширину пластин, глубину их погружений, и расстояний между электродами.
  3. Испытайте разные комбинации последовательно соединённых продуктов и проанализируйте полученные результаты.
  4. Собрать цепь, состоящую из нескольких таких батареек и постараться зажечь лампочку, запустить часы.
  5. Изготовить прибор гальванометр для определения напряжения.
  6. Исследовать электропроводность овощей и фруктов, разных сроков хранения, используя свой прибор.
  • Объект исследования: фрукты и овощи.
  • Предмет исследования: свойства овощных и фруктовых источников тока.
  • Гипотеза: Так как фрукты и овощи состоят из различных минеральных веществ (электролитов), то они могут стать природными источниками тока.
  • Методы исследования: изучение и анализ литературы, проведение эксперимента, анализ полученных данных.

II. Основная часть

2.1 История создания батарейки

Первый химический источник электрического тока был изобретен случайно, в конце 17 века итальянским ученым ЛуиджиГальвани. На самом деле целью изысканий Гальвани был совсем не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия.

В частности, явление возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки. Теоретическое объяснение наблюдаемому процессу Гальвани дал неверное2 истолкование. Опыты Гальвани стали основой исследований другого итальянского ученого — Алессандро Вольта.

Он сформулировал главную идею изобретения. Причиной возникновения электрического тока является химическая реакция, в которой принимают участие пластинки металлов. Для подтверждения своей теории Вольта создал нехитрое устройство. Оно состояло из цинковой и медной пластин погруженных в емкость с соляным раствором.

В результате цинковая пластина (катод) начинала растворяться, а на медной стали (аноде) появлялись пузырьки газа. Вольта предположил и доказал, что по проволоке протекает электрический ток. Несколько позже ученый собрал целую батарею из последовательно соединенных элементов, благодаря чему удалось существенно увеличить выходное напряжение.

Именно это устройство стало первым в мире элементом питания и прародителем современных батарей. А батарейки в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами3.

2.2 Создание фруктовой батарейки

а) с использованием одного элемента

Для создания фруктовой батареи мы попробовали взять лимоны, яблоки, огурцы свежие и соленые, помидоры, картофель сырой и вареный. Положительным полюсом определили несколько блестящих медных пластин.

Для создания отрицательного полюса решили использовать оцинкованные пластины. Конечно же, понадобились провода, с зажимами на концах. Ножом сделала в фруктах небольшие надрезы, куда вставила пластины (электроды).

После соединения всех частей воедино у меня получилась фруктовая или овощная батарейка (рис. 1).

5 необычных способов получения электрической энергии

Рисунок 1

Название Напряжение, В Сила тока, А
Лимон 0,81 0,18
Яблоко 0,84 0,12
Огурец (свежий) 0,8 0,11
Огурец (соленый) 0,9 0,2
Картофель (сырой) 0,5 0,25
Картофель (вареный) 0,75 0,5

Вывод: Исследования показали, что наибольшее значение силы тока наблюдается у соленого огурца, сырого картофеля и лимона. Значения напряжения и силы тока в варёном картофеле в два раза больше, чем в сыром.

б) разные комбинации последовательного соединения элементов

Исследовала разные комбинации последовательного соединения элементов, фруктов и овощей (рис. 2).

5 необычных способов получения электрической энергии

Рисунок 2

Название Напряжение, В Сила тока, А
Лимон + огурец 1,68 0.7
Два лимона 1,4 0,5
Две картошки 1,62 0,5
Три картошки 2,2 0,5
2 огурца 1,01 0.6

Вывод: соединяя последовательно объекты исследования, выяснила, что вареный картофель, лимон-огурец, дают наибольшую разность потенциалов.

2.3. Исследования электропроводности овощей и фруктов во время хранения

Название Ноябрь I, мкА / m, г Январь I, мкА / m, г
картофель 50-45 /150 40-36/150
свекла 33-25 /208 23-20 /208

Давно известно, что все плоды растений представляют собой открытые системы биологического происхождения сложного физико-химического состава с характерными особенностями функционирования в течение всего их развития и хранения, а преобладающим компонентом является вода.

Следовательно в процессе хранения овощи и фрукты «усыхают», т.е. количество жидкости в них уменьшается, а содержание газов увеличивается, в результате чего электpопpоводность их тоже должна уменьшаться, в чем я убедилась проверяя в январе этого года. Считаю, что используя такие данные, легко отличить плоды нового урожая текущего года от плодов и овощей прошлого.

Вывод: Экспериментально было выявлено, что постепенно сила тока и напряжение уменьшаются. Оказалось, что величины силы тока и напряжения связаны с кислотностью продукта.

2.4. Возможность практического применения электрических свойств овощей

а) источник тока для часов

В ходе измерений попытались оценить возможность практического применения электрических свойств овощей.

От четырех последовательно соединенных вареных картофелин стали работать часы маленькие (рис. 3) и большие (рис. 4).

5 необычных способов получения электрической энергии 5 необычных способов получения электрической энергии
Рисунок 3 Рисунок 4

б) освещение

Зажглась лампочка (рис. 5).

5 необычных способов получения электрической энергии

Рисунок 5

в) зарядка телефона

Разряженный телефон я подключила к пяти, последовательно соединенным вареным картофелинам, телефон заработал (рис. 6).

5 необычных способов получения электрической энергии

Рисунок 6

г) подключение калькулятора

Вытаскивая медную и цинковую пластины из овощей и фруктов, мы обратили внимание на то, что они сильно окислились. Это значит, что кислота вступала в реакцию с цинком и медью. За счет этой химической реакции и протекал очень слабый электрический ток.

III. Создание прибора для определения свежести фруктов и овощей

а) самодельный гальванометр

Кусочек картона, обмотала 30 витками медного провода и расположила его таким образом, чтобы стрелка компаса находилась под витками, была им параллельна — это нулевое положение прибора. К концам проволоки я припаяла медную и цинковую пластину, их я буду погружать в исследуемый фрукт или овощ.

Если к ним подсоединить источник тока, то вокруг витков проволоки, по которым пойдет ток, возникнет магнитное поле, взаимодействующее с полем магнитной стрелки, в результате чего она будет отклонятся от своего положения. Поворот стрелки пропорционален силе тока.

Затем, шкалу этого прибора я проградуировала и в единицах напряжения, так как сила тока прямо пропорциональна напряжению, приложенному к выводам этого прибора. Поэтому для градуировки нашего прибора подсоединила новую батарейку с ЭДС = 1.

5 В, стрелка отклонилась на 80 град, на 8 делений нашего компаса, одному делению компаса соответствует напряжение 0,188 В (рис. 7)

5 необычных способов получения электрической энергии

Рисунок 7

б) использование самодельного прибора

С помощью прибора я дважды проверяла картофель, свеклу и лук в погребе.

Показания моего прибора уменьшились.

Разные сорта картофеля показали различные изменения. Прибор можно использовать для определения качества овощей и фруктов. Возможно на рынке (рис. 8).

5 необычных способов получения электрической энергии

Рисунок 8

IV. Об использовании фруктов и овощей для получения электричества

Недавно израильские ученые изобрели новый источник экологически чистого электричества.

В качестве источника энергии необычной батарейки исследователи предложили использовать вареный картофель, так как мощность устройства в этом случае по сравнению с сырым картофелем увеличится в 10 раз.

Такие необычные батареи способны работать несколько дней и даже недель, а вырабатываемое ими электричество в 5-50 раз дешевле получаемого от традиционных батареек и, по меньшей мере, вшестеро экономичнее керосиновой лампы при использовании для освещения.

Читайте также:  Инфракрасное отопление дома и интересные факты про инфракрасные обогреватели

Индийские ученые решили использовать фрукты, овощи и отходы от них для питания несложной бытовой техники. Батарейки содержат внутри пасту из переработанных бананов, апельсиновых корок и других овощей или фруктов, в которой размещены электроды из цинка и меди.

Новинка рассчитана, прежде всего, на жителей сельских районов, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки необычных батареек. В Индии создали батарейку на пасте из фруктов и овощей.

В Австралии в 2003 году запущена электросиловая установка на ореховой скорлупе.4

Советы любознательным

Как добыть электричество из картошки?

У вас на даче нет электричества, но есть мешок картофеля. Из клубней картошки можно получить электричество бесплатно, все что нам понадобится, это соль, зубная паста, провода и картофелина.

Разрежьте её пополам ножом, через одну половинку проведите провода, в то время как в другой сделайте по центру углубление в форме ложки, после чего наполните её зубной пастой, смешанной с солью.

Соедините половинки картошки (к примеру зубочистками ), причем провода должны контачить с зубной пастой, а их самих лучше зачистить. Все! Теперь вы можете при помощи вашего генератора электричества устраивать пытки, зажигать костры от электрической искры и зажигать импровизированные лампочки с обугленными волокнами бамбука вместо нитей накаливания.

Как добыть электричество из фруктов?

Апельсины, лимоны и т.д., все это идеальный электролит для выработки электричества на халяву бесплатно, особенно если экстремальная ситуация застала вас недалеко от экватора. Помимо уже известных алюминия и меди, можно использовать более эффективные золото и серебро, доведя напряжение вашего электричества аж до целых 2 Вольт.

Если вы занимаетесь получением электроэнергии с целью освещения, то в качестве лампочки может служить стеклянная колба с кусочком обугленного бамбукового волокна в качестве нити накаливания. Эту кустарную нить накаливания использовал для первой лампочки в мире сам Эдиссон.

V. Выводы

Подводя итоги нашей работы можно с уверенностью сказать, что проведя эксперименты, мы, с одной стороны, убедились в том, что даже привычные нам предметы питания могут выступать в необычной роли. С другой стороны, мы убедились в выполнении законов физики.

  1. Фрукты и овощи могут служить источниками тока, если ввести в них медный и цинковый электроды.
  2. Экспериментально установлено, что величина тока в фрукте или овоще не зависит от его размера, а определяется наличием в нем растворов минеральных солей, видом электродов.
  3. Величины силы тока и напряжения связаны с кислотностью продукта и с разными комбинациями последовательно соединённых продуктов.
  4. В процессе хранения овощи и фрукты «усыхают», т. е. количество жидкости в них уменьшается, а содержание газов увеличивается, в результате чего электpопpоводность их тоже уменьшается.
  5. Фруктовые и овощные батарейки могут заменять карманные батарейки для освещения холодильника, погреба (банка с огурцами и электроды), а также в экстремальных ситуациях (отключение электричества).

1 http://ru.euronews.com/2013/04/29/heats-shoots-and-leaves-electricity-from-living-plants

2 Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике. 6–7 кл. – М.: Просвещение, 1978, с. 198

3 ru.wikipedia.org›Гальванический элемент

4 http://energetiku.jimdo.com/

5 необычных способов получения электрической энергии

За последнее десятилетие развитию альтернативных источников получения энергии уделялось особое внимание. Интерес к таким ресурсам присутствует как у энергетических компаний, так и у многих ученых.

Получению электроэнергии от Солнца, ветра, воды, геотермальных источников уже никого не удивишь, и такие технологии вполне можно применять для частных домов и небольших микрорайонов. Получение же новых источников электроэнергии за последние годы практически ничем не увенчалось.

Многие ученые выдвигают свои теории и разработки в области альтернативных источников электроэнергии. Наиболее интересные из них и попытаемся рассмотреть в данной статье.

Получение электрической энергии из соленой воды

Первопроходцами в получении электроэнергии из соленой воды являются норвежцы, а именно компания Statkraft. В основе получения энергии лежит физический эффект – осмос. Смешивание соленой и пресной воды приводит к энтропии жидкости (выделению тепла), используемой в дальнейшем для вращения гидротурбины. 5 необычных способов получения электрической энергии

Получение электрической энергии из топлива

Совсем недавно были разработана электростанция на базе топливных элементов с твердооксидным электролитом. За счет сжигания топлива и непосредственного превращения выделяемой тепловой энергии в электрическую, происходит существенное увеличение КПД установки при полном отсутствии вредных выбросов, шума и перегрева механизмов. 5 необычных способов получения электрической энергии

Установки по преобразованию тепловой энергии в электрическую

Получение электроэнергии из тепловой представляет собой давнюю технологию, ставшую актуальной в 21 веке за счет скачка в развитии техники. Примером такой установки может служить отопительно-варочная печь со встроенным термогенератором, позволяющая вырабатывать как тепловую, так и электрическую энергию.

Использование кинетической энергии

Эксперименты в получении электроэнергии из кинетической энергии весьма распространены в последние годы. В качестве источника энергии выступают пешеходные дорожки, танцпол, турникеты на вокзалах, тренажерные велосипеды на улицах городов. Основой таких систем служит пьезоэлектрические генераторы. 5 необычных способов получения электрической энергии

Использование энергии колебаний

Источником энергии в этом случае служит наногенератор, который преобразует микроколебания в теле человека в электроэнергию. Такие устройства уже сейчас могут использоваться для зарядки мобильных гаджетов. Особый интерес представляют взаимосвязанные системы наногенератора и солнечной батареи.

5 необычных способов получения электрической энергии Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.[ Регистрация | Вход ]

Новости сайта ukrelektrik.com

Последние статьи ukrelektrik.com

Последние ответы на форуме ukrelektrik.com

Заземление, зануление rashpilek1975 Alexzhuk / 37 Электроотопление IusCoin Multiki / 68 Всё обо всём — общение 2alpilip Наде4ка / 29

Дешевый, безопасный, экологичный, но редкий способ получения электричества в промышленных масштабах

После Чернобыля мир не испугался и не прекратил строительство атомных электростанций. Мир решил, наверное, что это сработал специфически советский человеческий фактор.

После катастрофы на АЭС «Фукусима» в Японии человечество осознало, что атомная энергия опасна даже в руках осторожных, ответственных, и технически продвинутых цивилизаций. Германия и другие страны ЕС уже думают о полном прекращении использования АЭС.

Поэтому поиск новых, менее опасных источников энергии сейчас актуален как никогда. Одним из таких источников может стать тепло земли.

Сидим на грелке

Под наружной оболочкой Земли — земной корой — находится разогретая мантия, где, возможно, зарождаются вулканы (по другим теориям, вулканы зарождаются во внешней, расплавленной оболочке ядра).

Горячая магма поднимается вверх по тектоническим трещинам и вступает в контакт с океанической водой, которая инфильтрируется из придонных областей океана в околомагматические зоны.

Там вода нагревается, вбирает часть растворенных в магме газов — таких как сероводород и углекислый газ — и других химических веществ, захватывая и элементы из пород, сквозь которые она фильтруется.

Увеличение содержания СО2 вызывает образование сильного адсорбента — кальциевого силикагеля, что ведет к изменению проницаемости водовмещающих комплексов и, в конечном счете, к тепловой и геохимической самоизоляции геотермальной системы. Считается, что наличие силикагеля обусловливает высокие концентрации разных веществ в термальных водах.

На континентах земная кора обычно очень мощная — до 70, иногда до 100 километров. Более древние магматические породы обычно перекрыты толстым осадочным чехлом, и магме его просто не прорвать.

Там же, где земная кора тоньше — например, в зонах перехода от континентальной коры к океанической — магме, раскаленным газам и перегретому водяному пару легче выбраться на поверхность.

Именно в таких районах случаются самые интересные геологические события наших дней — извержения вулканов, землетрясения, именно там фыркают и плюются гейзеры, дымят фумаролы, и именно там сравнительно легок доступ к подземным источникам тепла.

Вообще-то наиболее активные проявления вулканизма отмечаются в областях, где кора тоньше всего — на дне океанов, в зонах срединно-океанических хребтов, но ни видеть, ни толком изучать, ни тем более использовать этот вулканизм мы пока не научились.

Основная часть территории России расположена на двух древних, 2,5 — 3,5 млрд лет, платформах (Восточно-Европейской и Сибирской). Между ними лежит сравнительно молодая (всего 250-400 млн лет), но тоже надежная Западно-Сибирская плита.

Поэтому в России районы с тонкой корой находятся только на дальних окраинах — на Камчатке и Курильских островах, которые входят в зону активных геологических процессов.

«В областях современного вулканизма формируются и геотермальные месторождения, — говорит доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией тепломассопереноса ИВиС ДВО РАН Алексей Кирюхин. — Условия их формирования могут быть разными.

Довольно часто работает правило: чем больше и активнее вулкан, тем меньше шансов найти в его окрестностях геотермальное месторождение (пример — вулкан Ключевский), чем крупнее геотермальное месторождение, тем меньше шансов увидеть в его пределах большой вулкан (пример — Долина гейзеров в Калифорнии)».

5 необычных способов получения электрической энергии

Области современного активного вулканизма в основном сосредоточены в так называемом Тихоокеанском огненном кольце — это практически все окраины Тихого Океана, включая Камчатку, Курилы, Японию, Индонезию, Филиппины, Анды и Кордильеры, цепочку Алеутских островов и архипелаг Огненная Земля.

Все эти территории относятся к зонам самой молодой, альпийской складчатости, и на окраинах материков подвержены процессу субдукции — поддвиганию океанической коры под континентальную.

В процессе субдукции окраинные участки континентальной коры вздымаются, формируя горные хребты, а «ныряющая» фронтальная зона тонкой океанической коры плавится, давая «сырье» для современных вулканов.

К зонам альпийской складчатости относятся также Альпы и Пиренеи, Крым, Кавказ, Памир, Гималаи. Многие вулканы здесь уже прошли активную стадию, и в породах, перекрывающих остывающую магму, происходят постмагматические процессы.

Читайте также:  Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

В таких районах затухающего или «дремлющего» вулканизма — который проявляется не столько извержениями, сколько работой гейзеров, фумарол, грязевых вулканов — как раз и существует возможность получения электричества в промышленных масштабах. В других, менее активных, областях, впрочем, тоже можно использовать земное тепло.

Даже в стабильных платформенных областях встречаются источники термальных вод, да и геотермический градиент может быть достаточно высоким.

Креативная, дешевая и чистая технология

Использовать геотермальное тепло можно по-разному. Во-первых, как древние римляне, можно непосредственно применять термальные воды для обогрева и ванн.

Бесчисленные горячие источники в Европе ли, в Америке, на Филиппинах, — это проявления все тех же поствулканических процессов.

В России тепло подземных вод используется для обогрева зданий и теплиц в Калининградской области, в Западной Сибири, в Краснодарском крае. Такое «прямое» использование тепла позволяет сэкономить и снизить нагрузку на окружающую среду.

5 необычных способов получения электрической энергии

National Geographic/Getty Images/Fotobank

Можно использовать тепловые насосы, позволяющие обогревать или охлаждать жилые дома за счет разницы температур между воздухом и грунтом.

А можно — в дополнение к простому обогреву — построить геотермальную электростанцию и получать очень дешевую электроэнергию.

В зависимости от геологических условий, — то есть от температуры пород, наличия и состава воды в них — могут использоваться разные типы гидротермоэлектростанций.

В некоторых случаях геотермальная энергия позволяет убить сразу нескольких зайцев. Например, «Шеврон» использует для ее получения горячие воды, выкачиваемые из недр вместе с нефтью.

На поверхности раскаленная смесь воды и пара отделяется от нефти, сепарируется, пар вращает турбины и дает электроэнергию, вода же закачивается обратно в породу.

Это позволяет одновременно решить проблему токсичных сбросов и поддержать давление в нефтяном пласте, тем самым улучшая его нефтеотдачу и увеличивая срок использования скважины.

Геотермальная энергетика, новая отрасль на стыке нескольких наук и промышленности, привлекает внимание ученых и практиков разных специальностей. Одни задумываются, как добыть редкие и благородные металлы, растворенные в горячих подземных водах. Может быть, именно в фазе охлаждения этих вод когда-нибудь и удастся извлечь золото и платину.

Другие изобретают способы применения низкотемпературных вод.

Главный инженер ОАО «Геотерм» Дмитрий Колесников считает, что вскоре будет разработана технология вторичного использования сепарата, то есть частично охлажденной воды: «Ее можно будет использовать на любых промышленных предприятиях, где есть горячие стоки.

Больших мощностей ожидать не стоит, но, во-первых, горячая вода идет на второй цикл, то есть снижается непроизводственное использование энергии, а во-вторых, можно будет решать проблему энергоснабжения самого предприятия».

Россия отличается стабильностью

Геотермальная энергетика в России начала развиваться в 1960 годах. Тогда были построены первые — по сути, экспериментальные — электростанции. Паужетская ГеоЭС (11 МВт), на одноименном геотермальном месторождении была построена в 1967 году.

«Эта электростанция служила как бы опытной площадкой, на ней опробовались технологии, испытывалась паро-водяная смесь», — рассказал Колесников. Неподалеку от нее расположены Мутновская ГеоЭС (50 МВт) и Верхне-Мутновская (12 МВт) ГеоЭС. На Курилах, на островах Кунашир и Итуруп, тоже работают две относительно небольшие ГеоЭС — 6 и 2,6 МВт.

Собственно, этим недлинным списком и ограничивается действующая российская геотермальная энергетика.

5 необычных способов получения электрической энергии

РИА НОВОСТИ

Не в силу политико-экономических или исторических причин, не потому, что за рубежом лучше головы или технологии, но исключительно из-за высокого уровня стабильности российского геологического устройства западные, восточные, юго-восточные и даже некоторые африканские страны оставили нас далеко позади в области геотермальной энергетики. В Исландии на геотермальных электростанциях получают 30% электроэнергии, на Филиппинах — более 25%, в Сальвадоре и Коста-Рике — около 15%, в Новой Зеландии и Никарагуа — 10%. В США доля «геотермального» электричества невелика, всего 0,3%, но по объемам выработки США опережают все остальные страны мира.

В США к широко известным геотермальным электростанциям в Калифорнии и Неваде в 2006 году добавилась маленькая, но необычная электростанция в самой что ни на есть глубокой американской глубинке — на Аляске, на курорте China Hot Springs.

Хотя термальные источники там горячи для человека (74С), эта температура все же слишком низка для производства энергии по обычной технологии. Тем не менее, решение — применение бинарного цикла — было найдено: в теплообменнике природная вода отдает свое тепло специальному реагенту, который закипает даже при столь низкой температуре.

Слегка охлажденная (примерно до 70 градусов) вода честно возвращается в исходный горизонт. За пять лет эксплуатации температура поступающей воды упала примерно на градус. Три генератора могут давать 650 кВт в час, что достаточно, например, для обслуживания целого поселка. Каждый генератор стоит около $800 000, и окупаемости за полгода ожидать не стоит.

Но лет за 10 эти инвестиции окупятся даже при цене электричества в 6 центов за киловатт. Генератор, работающий на мазуте, «стоил» 30 центов за киловатт, так что разница очевидна.

А бинарная технология, использованная на Аляске, вообще-то изобретена в России еще в 1967 году, и использована на Паратунском геотермальном месторождении на Камчатке.

Экономика горячей воды

Как считает Дмитрий Колесников, преимущества геотермальной энергетики — в простоте процесса и дешевизне получаемой энергии. «Собственно, бурится скважина, из которой идет паро-водяная смесь, которая на станции сепарируется, пар вращает турбину, и дальше все работает как в обычной котельной», — объяснил он принцип работы.

Геотермальная энергия действительно обходится очень дешево, прежде всего за счет экономии на углеводородном сырье. Самое дорогое — это скважины и линии электропередач. Правда, там, где можно построить ГЭС, геотермальные электростанции будут не столь экономически привлекательными. Но в России мощнейшие ГЭС строились тогда, когда понятия частной собственности на землю не было.

Сегодня, чтобы затопить гигантские территории, нужно будет их у кого-то выкупить, что сильно поднимет цену киловатт-часа. Да и землю жалко (поэтому современные ГЭС строятся в основном в горах, где площадь затопления минимальна).

А вот при сравнении цены «геотермального» киловатт-часа с ценой электричества, вырабатываемого ТЭС, разница уже сегодня не в пользу углеводородной энергетики.

Экология соленой воды

Люди, которые занимаются геотермальной энергетикой, как-то с восхищением к ней относятся. Они понимают, что это сравнительно дешевый, сравнительно безопасный способ получения электроэнергии из возобновляемых источников. Тем не менее, как и во всех отраслях промышленности, здесь есть свои проблемы.

Да, углеводородного топлива на ГеоЭС нет, но проблема отходов существует. «Отходы» — это остывшая подземная вода, часто сильно соленая. Ее нельзя сбросить в ближайшую речку, она слишком токсична.

Кроме того, при изъятии материала из недр обычно повышается сейсмическая активность, и из-за сейсмодислокаций приток пароводяной смеси на поверхность может вообще прекратиться. «Воды у нас (на Паужетской электростанции) — 1000 тонн в час, в идеале должен быть замкнутый цикл, на поверхность мы эту воду сливать не можем.

Воду — сепарат — мы закачиваем обратно в пласт. Правда, не в то место, откуда мы ее берем, иначе мы быстро охладим «дающий» участок. Поэтому закачиваем не в него, а в соседние зоны», — объясняет Колесников.

В связи с высокой агрессивностью горячих подземных вод возникает проблема коррозии, износа оборудования. Но с коррозией, по мнению Колесникова, бороться можно — надо просто правильно подбирать материалы.

Геотермальную энергию добывать не всегда легко. Часто геотермальные месторождения находятся в труднодоступных местах или в зонах повышенной сейсмической активности.

В сейсмически активных зонах постройка ГеоЭС не только сопряжена с угрозой для работников, но может оказаться экономически бессмысленной: при структурных подвижках геотермальное месторождение может просто исчезнуть или поменять режим так, что работа станции станет невыгодной.

Геотермы вообще недостаточно изучены. Поверхностные, более легкодоступные геотермы часто имеют довольно короткий срок жизни. Исследования же глубоко залегающих, более крупных геотермальных месторождений требуют больших средств.

Пока российская экономика живет за счет высоких цен на углеводородное сырье, научные и практические работы по геотермам будут оставаться недофинансированными.

Это приведет к тому, что Россия, некогда первой применившая бинарную технологию, вновь окажется в хвосте, как и со сланцевым газом.

«Хотим, не хотим, а развивать будем»

Вряд ли геотермальная энергия придет в каждый дом. В России, во всяком случае, не завтра.

Низкотемпературные технологии получения электричества пока еще дороги, а самое главное — в платформенных областях, где проживает большая часть населения России, горячие напорные подземные воды редки.

Поэтому в ближайшее время можно ожидать только развития применения тепловых насосов, которые позволяют напрямую использовать тепло земли.

Возможности для постройки ГеоТЭС, кроме Камчатки и Курил, существуют на Урале, в Краснодарском крае, на Ставрополье. Анализируются возможности строительства ГеоЭС в южных областях Западной Сибири.

«А вообще, должна быть энергетическая стратегия по регионам, комплексный подход.

Если есть возможность построить геотермальную электростанцию — надо строить: это и дешевая энергия, и отсутствие потребности в углеводородном сырье», — считает Колесников.

Алексей Кирюхин уверен, что геотермальную энергию можно получать всюду — вопрос в количестве и качестве. Но, конечно, для гидротермальных электростанций главным ограничивающим фактором еще долго будет служить строгая привязанность к источникам тепла.

Читайте также:  Высокотемпературная сверхпроводимость

Даже если экономия на геотермальной электроэнергии окажется меньше ожидаемой, выигрыш для природы очевиден.

Валентина Свалова из Института геоэкологии РАН в работе «Геотермальные ресурсы России и их комплексное использование» показала, что если за счет геотермальной энергетики удастся достичь выработки электричества в 7800 ГВт.ч, то это позволит сэкономить 15,4 млн баррелей нефти, что исключит выброс приблизительно 7 млн тонн СО2.

Возобновляемость и дешевизна делают геотермальную энергию крайне привлекательной. «Хотя геотермальные электростанции имеют более низкий потенциал, дают меньшую мощность, они не требуют использования углеводородного сырья, — повторяет Колесников. — Ситуация с нефтью понятна, цены будут только расти, поэтому, хотим мы или не хотим, а геотермальную энергетику развивать будем».

Суммарная мощность геотермальных электростанций

СтранаУстановленная мощность,(МВт)
США 3,086
Филиппины 1,904
Индонезия 1,197
Мексика 958
Италия 843
Новая Зеландия 628
Исландия 575
Япония 536
Сальвадор 204
Кения 167
Коста-Рика 166
Никарагуа 88
Россия 82
Турция 82
Папуа — Новая Гвинея 56
Гватемала 52
Португалия 29
Китай 24
Франция 16
Эфиопия 7,3
Германия 6,6
Австрия 1,4
Австралия 1,1
Тайланд 0,3

Татьяна Крупина

5 альтернативных способов получения электроэнергии

Сегодня все больше внимания уделяется вопросу получения электрической энергии альтернативными способами. Как получить электричество? Скоро человечество столкнется с проблемой дефицита нефти, газа и угля.

Также возможны сокращения добычи урана, который используется на атомных электростанциях.

Поэтому у нас возникает логичный вопрос: что мы будем делать дальше? Ведь без электричества в мире начнется полный хаос, так как все глобальные сети работают за счет потребления электричества. К чему может привести конец эры углеводородов?

Решением данной проблемы ученые занимаются уже несколько десятилетий. Появляется все больше разработок, связанных с получением электрического тока из альтернативных источников. Некоторые из них используются человеком довольно успешно.

Многие страны мира стали задействовать силы природы для преобразования их энергии в электричество.

В новостях часто сообщается об открытии новых электростанций, которые работают с использованием силы ветра, отлива и прилива морей, солнечной энергии и других.

Но чтобы сократить потребление электричества и создать благоприятные условия для работы оборудования, человек использует трехфазный стабилизатор напряжения или бытовые стабилизирующие устройства.

Это позволяет частично решать вопросы с перепадами напряжения в быту и на производстве, а также создает экономически выгодные условия его потребления.

Мы начали уделять больше внимания экономии энергоресурсов и улучшению качества их потребления.

Наука не стоит на месте

Сегодня человечество разработало множество способов, как получить электрический ток за счет природных явлений.

Мы решили рассказать сегодня про 5 способов вырабатывания электроэнергии, которые считаем необычными по той причине, что они не набрали достаточной популярности.

Может, некоторые из вас скажут, что они являются экономически затратными и неэффективными, но это не говорит о том, что человечество от них откажется.

Эти инновационные способы в ближайшее время смогут использоваться человеком, как новые источники получения электрического тока. Даже с появлением нефти человечество считало этот природный ресурс неэффективным и неизвестным, но сегодня она используется во многих областях нашей деятельности.

Сегодня мы еще точно не можем сказать, чем человечество заменит привычные электрические источники. Возможно, один из способов, который мы опишем ниже, станет альтернативным.

Морская вода

Запасы соленой воды на планете просто огромны, поэтому ученые решили разработать электростанцию, которая будет работать на данном ресурсе. Единственная электрическая станция была построена в Европе фирмой Starkraft.

Электрическая энергия добывается по технологии использования осмоса. Если говорить простым языком, происходит смешивание соленой и пресной воды, что приводит к образованию энергии из-за увеличения энтропии жидкостей.

Данная энергия необходима для приведения в действие гидротурбин электрогенераторов.

Этот способ не такой эффективный, как атомные электростанции, но он не наносит большого вреда окружающей среде.

Топливные элементы

Сегодня также разработана электростанция, которая работает на элементах топливного типа, имеющая мощность до 0,5 ГВт. Работает она за счет горения топлива в элементе, который перерабатывает энергию тепла в электрический ток.

По сути, это дизельный генератор, в котором не используется дизельное топливо и генератор. Электростанция не загрязняет окружающую среду, так как не выбрасывает в атмосферу продукты горения.

Также такой источник получения электрической энергии имеет высокий КПД.

Термические генераторы

Для того чтобы получить электрический ток можно использовать энергию тепла. Этой теории уже больше 100 лет, но сегодня она стала популярной из-за большого применения технологий по энергетической экономии. Сегодня данный способ используют и в промышленных масштабах. Например, в коммунально-отопительных системах получают тепло и электроэнергию для своих нужд.

Пьезоэлектрические генераторы

Закон сохранения кинетической энергии стал основой работ для получения электричества в экспериментальных установках — пьезоэлектрических генераторах.

Их применяют в качестве эксперимента в зонах большого передвижения людей, танцполах, на железнодорожных вокзалах и в метро.

Есть даже идея создавать «зеленые» фитнес-центры и спортзалы, в которых посетители смогут своими действиями производить до 3,6 мегават электричества в год.

Наногенераторы

Вы знаете, что в организме человека происходят микроколебания, которые можно преобразовать в электрическую энергию? Для преобразования небольших колебаний в организме человека в электрический ток используются наногенераторы.

Такие технологии можно применять для зарядки мобильных устройств. Любое движение человека можно использовать для получения электрической энергии.

Сегодня существует много разработок, которые объединяют использование наногенераторов и солнечных батарей.

5 необычных способов получения электрической энергии

Где брать энергию? Не секрет, что люди рано или поздно исчерпают запасы нефти, газа, угля и даже урана, которые ещё остались на планете. Возникает вполне резонный вопрос: «Что же делать дальше? Где брать энергию?». Ведь вся наша жизнь базируется на использовании энергии. Получается, что после того как закончатся запасы углеводородов закончится и существование цивилизации?

Выход есть! Это так называемые альтернативные источники энергии. Кстати многие из них применяются, причем успешно, уже в настоящее время. Энергия ветра, приливов, солнца и геотермальные источники ─ успешно используется и преобразовывается людьми в электроэнергию. Но это так сказать «официальные альтернативные источники».

В настоящее время, существуют сотни теорий и разработок по созданию и использованию необычных альтернативных источников энергии. Описанные в этой статье альтернативные источники энергии являются необычными только в том смысле, что они пока не стали популярными, массово не используются, непрактичны, убыточны и т.д.

Но это совсем не значит, что они не смогут эффективно применятся возможно уже в самом ближайшем будущем. Ведь та же нефть, как источник энергии была известна с древнейших времен, но только с конца времени промышленной революции, нефть смогли получить и обработать в пригодную для использования форму.

  • Неизвестно, что мы в будущем будем использовать для получения энергии, но традиционным источникам энергии наверняка есть альтернативы, и вполне возможно, хотя бы один из перечисленных ниже способов получения электрической энергии сможет стать распространенным и популярным.
  • Вот 5 необычных альтернативных источников энергии, которые вызывают реальную надежду на эффективное использование их в будущем:
  • Получение электроэнергии из соленой воды

Первая экспериментальная электростанция, получающая энергию из соленой воды создана компанией Statkraft в Норвегии. Электростанция для получения электроэнергии использует физический эффект — осмос.

С помощью этого эффекта в результате смешивания солёной и пресной воды извлекается энергия из увеличивающейся энтропии жидкостей.

затем эта энергия используется для вращения гидротурбины электрогенератора.

Топливные элементы — получение электроэнергии из топлива

Разработаны демонстрационные электростанции на топливных элементах с твердооксидным электролитом мощностью до 500 кВт. Фактически в элементе происходит сжигание топлива и непосредственное превращение выделяющейся энергии в электричество. Это все равно что дизельный электрогенератор, только без дизеля и генератора. А также без дыма, шума, перегрева и с намного более высоким КПД.

Термогенераторы — преобразование тепловой энергии в электрическую

Для получения электрической энергии используется термоэлектрический эффект.

Это довольно старая технология, опять ставшая актуальной в наше время за счет массового использования энергосберегающих источников света и различных переносных электроприемников.

Уже существуют и с успехом используются промышленные разработки, например отопительно-варочные печи, со встроенными термогенераторами, которые в процессе своей работы позволяют получать не только тепло, но и электроэнергию.

Пьезоэлектрические генераторы — использование кинетической энергии

Созданы экспериментальные установки, которые позволяют получать электроэнергию за счет использования кинетической энергии — пешеходные дорожки, турникеты на железнодорожных вокзалах, специальный танцпол со встроенными в него пьезоэлектрическими генераторами. Есть идеи в ближайшем будущем создать специальные «зеленые тренажерные залы», в которых группа спортивных тренажерных велосипедов сможет, по словам производителей, генерировать до 3,6 мегаватт возобновляемой электроэнергии в год.

Наногенераторы — использование энергии колебаний

В данном источником энергии является специальный наногенератор, преобразующий в электрическую энергию микроколебания в человеческом теле.

Устройству довольно малейших вибраций, чтобы вырабатывать электический ток, позволяющий поддерживать работоспособность мобильных устройств. Современные наногенераторы превращают любые движения и перемещения в источник энергии. Очень перспективны и интересны варианты совместного использования наногенераторов и солнечных батарей.

А что вы думаете по этому поводу? Может быть вам известны другие новые альтернативные источники электроэнергии. Поделитесь в х!

Другие интерсные электротехнические новинки: Открытия и изобретения на Электрик Инфо

Андрей Повный

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector