Каким должно быть энергоснабжение в городе — альтернативные источники электричества

Речь пойдет об альтернативных источниках электричества, которыми будут в ближайшем будущем пользоваться жители городов.

Наиболее экологически чистыми и возобновляемыми источниками энергии являются природные силы, к которым относятся энергия солнца, ветра морских приливов и отливов, термальных вод. Эти виды энергии не требуют больших вложений. Необходимо просто создать технологии, позволяющие использовать максимально эффективно окружающую человека энергию в своих целях без больших финансовых затрат.





Солнечная энергия

Электроснабжение городов с помощью солнечной энергии очень перспективно в регионах с большим количеством солнечных дней. Для ее получения не нужно запасаться топливом. Энергию могут вырабатывать специальные солнечные батареи, установленные на крыше или стенах домов.

Единственным недостатком на сегодняшний день этого альтернативного источника энергоснабжения является его высокая себестоимость. Сами солнечные панели стоят очень дорого. Срок окупаемости их очень большой, так как батарея быстрее выйдет из строя, чем окупятся вложения на ее создание. Имеющееся на сегодняшний день оборудование имеет очень низкий коэффициент преобразования солнечной энергии в электричество. Кроме этого, для современной солнечной батареи требуется очень много свободного места.

 

Однако наука не стоит на месте и ученые уже работают над рядом проектов, которые способствовали бы повышению эффективности преобразования солнечной энергии в электрический ток. На такое энергоснабжениеделается ставка при рении проблем обеспечения городов будущего дешевой и безопасной энергетикой. Ввод в строй новых солнечных батарей позволит сделать солнечную энергетику более конкурентоспособной с традиционными видами энергетики современной цивилизации.

Использование энергии ветра

Технология превращения силы ветра в электроэнергию используется достаточно широко в местах сильных ветров. Здесь действует большое количество специальных ветряных мельниц, преобразующих силу ветра в электричество. Этот вид энергетики вполне может конкурировать с энергетикой, работающей на углеродном топливе и газе. Себестоимость такого электричества достаточно низкая.

Большой популярностью сегодня пользуется технология создания специальных ветровых ферм, на которых работает большое количество ветряков, преобразующих силу ветра в электричество. В последние годы такие фермы появились не только в прибрежной зоне традиционных штормов, но и на континентальной части суши.

Конструкция ветряка отличается высокой технологичностью. Для создания таких ветровых электростанций используются достижения многих отраслей производства. Подобный подход может считаться примером для разработки альтернативных видов энергетики в ближайшем будущем.

Единственными недостатком такого вида энергетики является невозможность устройства ветряков в условиях города. Энергоснабжение городов с помощью преобразования силы ветров затруднительно из-за:

Высокой вибрации ветряка. Такая конструкция устанавливается на крыше здания и в результате своей работы может разрушить строение повышенным уровнем вибрации и ухудшить условия проживания в таких домах человека.

Высокий шумовой уровень. Ветряные установки в ходе своей работы будут создавать повышенный уровень шума, особенно в жилых районах с одно — двухэтажными домами.

Возможность разрушения из-за сильного ветра. Угроза потенциального разрушения ветряка создает дополнительную угрозу жилым районам города, так как вести такая установка более 100 тонн. Ее падение с большой высоты будет катастрофическим для городского населения.

Дефицит свободных площадей в городе. Ветряк требует большого пространства, которого при высокой плотности застройки нет в условиях современного города.

В целом при сравнении этих двух видов альтернативной энергетики энергоснабжение городов посредством преобразования солнечной энергии в электрическую кажется более перспективным.

Использование энергии морских приливов и течений

По мнению специалистов в области альтернативных источников энергии использование силы морских приливов и отливов, а также морских течений имеет хорошие перспективы для поиска новых экологических видов энергоснабжения городских поселений.

Однако такое электроснабжениебудет доступно лишь тем городам, которые расположены в прибрежной черте. Города, расположенные на морском побережье, к тому же, уже используют активно прилегающую акваторию для судоходства и для туристической индустрии. Все это не позволяет широко использовать энергию морских волн для энергетики городов.

Энергия геотермальных источников

Энергия термальных вод может рассматриваться только в качестве дополнительного источника альтернативного энергоснабжения современной городской цивилизации. Во-первых, источники термальных вод встречаются не повсеместно. Во-вторых, все они расположены в зонах вулканической активности, которые не особенно подходят для городов, так как опасны своей разрушительной силой

Из представленного анализа альтернативных видов энергетики можно сделать вывод о том, что основное электроснабжение городов в ближайшем будущем сможет обеспечить только солнечная энергия и энергия ветра

Технологические прорывы в современной ветроэнергетике

Если энергетика, основанная на преобразовании солнечного тепла, активно развивается, то перспективная ветроэнергетика оказалась незаслуженно забытой учеными и инженерами. Несмотря на то, что уже не одно столетие человечество использует энергию ветра, в том числе и для получения электричества, все созданные за это время ветряные установки имеют в своей основе один принцип, в основе которого лежит использование поступательной энергии потока воздуха. Именно он превращается с помощью вращающегося ротора в электроэнергию.

Многие изобретатели неоднократно старались увеличить эффективность использования кинетической энергии движущихся воздушных масс, рационализируя электроснабжение населенных пунктов на основе энергии ветра. Все исследования сосредоточились либо на росте кинетического потенциала энергии ветра, либо на концентрации воздушной энергии. При этаком довольно примитивном подходе не до конца получил оценку весь энергетический потенциал ветра.

Кроме попадающего в трубу ветряка воздушного потока не у дел оказался воздушный поток, обтекающий эту трубу снаружи. По мнению части исследователей, использование энергетического потенциала наружного потока могло бы в разы повысить эффективность ветряных установок по преобразованию энергии ветра. При изменении конструкции трубы ветряной установки с учетом энергии наружного потокаэнергоснабжениемогло бы повысить свою эффективность в 5 и более раз. Для увеличения энергетического потенциала наружного потока потребуется более узкая труба с установленным внутри нее генератором.

Такие конструкции смогут эффективно использоваться даже в районах, отличающихся средней и низкой скоростью ветра в течение всего года. В результате затраты на электрическую энергию в городах могут быть существенно снижены за счет таких инженерных прорывов уж в ближайшее время.

Проведенные испытания таких конструкций показали, что установки могут работать эффективно даже при сниженной в два раза начальной скорости ветра. Даже при таких условиях энергоснабжениепоучается рентабельным и малозатратным.

Использование новых конструкций позволит решить ряд проблем, связанных с затруднением использования ветряков в городских условиях. Для них не потребуется больших площадей, как для ветряков с трубами больших диаметров. Такая ветровая установка имеет конструкцию башни, и как большинство городских строений использует вертикальное пространство.

Разработчики на сегодняшний день создали несколько типов башенных ветряков, которые смогли бы производить электрическую энергию ветра мощностью до 40 МВт, чего с лихвой хватило бы на обслуживание современного среднего города. Это башенные ветряки, расположенные отдельно от строений, и встраиваемые и флюгерные конструкции для преобразования силы ветра в электроэнергию. Разнообразие типов башенных ветряков расширяет возможности их использования в городской черте.

 

Источник: zeleneet.com