Нетрадиційні альтернативні джерела енергії та їх екологічна характеристика

Сонячна енергія використовується також для отримання побутового тепла (100-150°С) -для опалювання приміщень, приготування їжі, сушіння фруктів, опріснення води тощо. Розроблено досить зручні пристрої для таких потреб (наприклад, параболічне дзеркало-піч діаметром 1, 5 м, у фокусі якого трилітровий чайник з водою закипає за 10 хв). Для промислових цілей (плавлення проб металів, вирощування кристалів з розплаву тощо) створено сонячні печі, в фокусі дзеркала яких температура сягає 3800 °С. Одна з таких установок діє у Франції.

Сонячна енергія може використовуватися й на транспорті – для енергоживлення автомобілів, невеликих суден і навіть літаків. З площі кількох квадратних метрів (дах мікроавтобуса) можна зібрати енергію для живлення акумуляторів, що рухають автомобіль. У 1982 р. такий автомобіль, не витративши жодної краплі бензину, перетнув Австралію, подолавши за два місяці відстань у 4000 км. На літаку, верхня площина крил якого вкрита сонячними батареями, було здійснено переліт через Ла-Манш.

 

 

Величезною є енергія рухомих повітряних мас. Запаси енергії вітру більш ніж у сто разів перевищують запаси гідроенергії всіх рік планети. Постійно і всюди на землі дмуть вітри – від легкого вітерця, якийнесе прохолоду у літню спеку, до могутніх ураганів, що приносять незлічимі втрати і руйнування.

Вітри, що дмуть на просторах нашої планети, могли б легко задовольнити всі її потреби в електроенергії. Багаті енергією вітру північні райони уздовж узбережжя Північного Льодовитого океану, де вона особливо необхідна людям, якіобживають ці найбагатші краї. Чому ж настільке доступне та й екологічно чисте джерело енергії так слабко використовується? У наші дні двигуни, що використовують вітер, покривають всього одну тисячну світових потреб в енергії.

Техніка 21 століття відкрила зовсім нові можливості для вітроенергетики, завдання якої стала іншим – одержання електроенергії. Ще на початку минулого століття Н. Е. Жуковський розробив теорію вітродвигуна, на основі якої могли бути створені високопродуктивні установки, здатні одержувати енергію від самого слабкого вітерцю. У наші дні до створення конструкцій вітроколеса – серця будь-якої вітроенергетичної установки – залучаються спеціалісти-літакобудівники, які вміють вибрати найбільш доцільний профіль лопасті, дослідити його в аеродинамічній трубі. Зусиллями вчених і інженерів створено найрізноманітніші конструкції сучасних вітрових установок.

За даними статистики, до революції в кожному другому селі в Україні працював вітряк. Проте парова машина, а потім двигун внутрішнього згоряння витіснили цих скромних трудівників. Відомо також, що до появи пароплавів усі морські перевезення здійснювались вітрильниками.

Можливості використання цього виду енергії в різних місцях Землі неоднакові. Для нормальної роботи вітрових двигунів швидкість вітру не повинна в середньому за рік падати нижче 4-5 м/с, а краще, коли вона становить 6-8 м/с. В Україні такими зонами є узбережжя Чорного моря, особливо Крим, а також Карпати й південні степові райони.

Піонером будівництва вітроелектростанцій (ВЕС) у нашій країні був видатний український вчений та інженер, один з основоположників космонавтики Ю. Кондратюк. Побудована ним у 1931 р. поблизу Севастополя ВЕС потужністю 100 кВт забезпечувала струмом міську мережу понад 10 років.

Нині на Заході, особливо в Данії та США, серійно випускаються ВЕС потужністю від 1, 5 до 100 кВт, діє також кілька експериментальних ВЕС потужністю до 30 тис. кВт.

Під час роботи ВЕС навколишнє середовище не зазнає забруднень. Єдині негативні впливи – це низькочастотний шум (гудіння) працюючих ВЕС та ще спорадична загибель птахів, якіпотрапляють у лопасті вітродвигунів.

Думка інженерів і вчених повертається і до давно, здавалось би, забутих вітрильників. Відомий океанолог Ж. -І. Кусто, наприклад, недавно спроектував спеціальні металеві вітрила, яківстановлено на кораблі, і їх застосування дозволяє економити значну кількість пального під час трансокеанічних плавань цього корабля.

 

 

Відомо, що запаси енергії у Світовому океані колосальні. Так, теплова (внутрішня) енергія, що відповідає перегріву поверхневих вод океану в порівнянні з донними, скажемо, на 20 градусів, має величину порядку 1026 Дж. Кінетична енергія океанських плинів оцінюється величиною порядку 1018 Дж. Однак поки що люди вміють використовувати лише незначні частки цієї енергії, та й то ціною великих і капіталовкладень, так що така енергетика дотепер здавалася малоперспективною.

Найбільш очевидним способом використання океанської енергії є будівництво приливних електростанцій (ПЕС). З 1967 р. в усті ріки Ранс у Франції на припливах висотою до 13 метрів працює ПЕС потужністю 240 тис. квт із річною віддачею 540 тис. квт. год. Несподіваною можливістю океанської енергетики виявилося вирощування на плотах в океані швидкоростучих гігантських водоростей родини Celp, які легко переробляються в метан для енергетичної заміни природного газу. За сьогоднішніми оцінками, для повного забезпечення енергією кожної людини-споживача досить одного гектара плантацій таких рослин.

Велику увагу привертає «океанотермічна енергоконверсія», тобто одержання електроенергії за рахунок різниці температур між поверхневими і засмоктуваними насосом глибинними океанськими водами, наприклад при використанні в замкнутому циклі турбіни таких рідин як пропан, фреон абоамоній. Якоюсь мірою аналогічними, але як поки здається,