Сотрудники Университета Альберты нашли принципиально новый способ получения электроэнергии из воды. Первый прототип электрокинетической батареи выдал 1 миллиампер электричества с напряжением около 10 В этого было достаточно, чтобы зажечь светодиод.
В изобретении используется эффект разделения зарядов. Имеет место феномен, называемый, двойным электрическим слоем, когда ионы воды текут по каналу диаметром в 10 микрон с непроводящими стенками, на одном конце элемента питания возникает положительный заряд, на другом отрицательный.
В прототипе наличествовало около 400-500 тысяч раздельных каналов.
Профессор Костюк полагает, что в будущем такие водяные батарейки можно будет использовать в качестве элементов питания для смартфонов и КПК.
Ничего нет невозможного. Казалось, две разные вещи, две различных ипостаси - электричество и вода, практически антагонисты, но возможно получение электрической энергии и таким образом.
Для этого вам понадобятся два металла, что образуют анод катод, один из них нужно воткнуть в дерево, а другой в почву.
Новая технология получения электричества из обычной воды
Недавно компания Tata Group подписала договор о сотрудничестве с Даниэлем Носера, ученым Массачусетского технологического института и по совместительству основателем компании SunCatalytix. Предметом их соглашения стала разработанная ученым технология получения электричества из обычной воды. Хотя аспекты их сотрудничества пока не разглашаются, уже сейчас ясно, что новая технология получения энергии позволит обеспечить электричеством более трех миллиардов человек по всему миру! Более того, заявляется, что технология Даниэля Носера позволяет вырабатывать энергию эффективнее, чем с помощью солнечных батарей.
Носера и его команда недавно обнаружили, что помещенные в сосуд с водой искусственный кобальт и покрытая фосфатом кремниевая пластина порождают электричество. Как и в фотосинтезе, этот процесс возникает из-за «выбивания» под действием солнечного света водорода из молекулы воды. Все секреты нового способа выработки электричества пока не раскрываются, но уже сейчас доказано, что технология позволяет получить из 1,5 литра достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить ею небольшой дом, а целый бассейн воды, в котором она будет обновляться один раз в день, выработает столько элекроэнергии, что её хватит для запуска завода!
Несмотря на то, что работы пока находятся на этапе тестирования, команда Tata Group и Даниэля Носера уже предвидит, сколько миллиардов людей они смогут обеспечить электроэнергией. Правда, с оговоркой, что районы, которые особенно ощущают дефицит электричества, чаще всего ощущают и дефицит необходимой для их технологии воды. Объединившись в одну команду всего полтора месяца назад, Tata Group и Даниэль Носера уже задались вопросом, как, основываясь на их открытии, реализовать выработку электричества, используя вместо воды землю.
Как получить электричество из водорода
Экологически чистое производство электричества из полученных электролитически водорода и кислорода - перспективная технология производства электроэнергии. Вы можете убедиться в этом самостоятельно, построив дома электролизную мини-электростанцию.
Шаг 1: Изготовьте электроды
Возьмите тонкую платиновую проволоку и отрежьте от неё два куска по 15 сантиметров длиной. Плотно обмотайте первый отрезок проволоки вокруг толстого гвоздя так, чтобы получилась спираль. Снимите спираль с гвоздя. Повторите то же самое для второго отрезка проволоки. Эти две спирали будут служить электродами.
В качестве электродов следует использовать платиновую проволоку, либо никелевую проволоку с платиновым покрытием.
Шаг 2: Соедините провода
Возьмите четыре коротких провода и зачистите их концы от изоляции. Затем скрутите конец первого провода с концом второго и с прямым участком проволочной спирали. После этого повторите операцию для оставшейся спирали - скрутите её свободный конец с концами третьего и четвёртого проводов.
Шаг 3: Закрепите электроды
На деревянной палочке от мороженого закрепите электроды изолентой рядом друг с другом так, чтобы под изолентой располагались скрутки проводов с электродами, а сами спирали электродов не были закрыты изолентой.
Шаг 4: Подготовьте стакан
Поместите палочку с закреплёнными на ней проводами сверху стакана с водой так, чтобы спирали электродов были погружены в воду. Приклейте концы палочки к краям стакана небольшими кусками изоленты. Убедитесь, что в воду погружены только спирали, скрутки проводов должны находиться вне воды.
Шаг 5: Подсоедините вольтметр
Подсоедините один провод от первой спирали и один - от второй к вольтметру. Вольтметр при этом должен показывать нулевое напряжение.
Иногда вольтметр может показывать ненулевое напряжение, например.01 В.
Шаг 6: Подсоедините батарейку
Подсоедините 9-вольтовую батарейку к оставшимся концам провода на несколько секунд. Вы увидите, что на поверхности электродов, погружённых в воду, начали выделяться пузырьки газа. Это явление называется электролизом. На одном электроде при этом выделяется водород, а на другом - кислород.
Шаг 7: Отсоедините батарейку
Отсоедините батарейку. Вы увидите, что вольтметр всё ещё показывает некоторое напряжение. Это платина электродов заставляет свободный кислород реагировать с водородом, при этом выделяется электричество, достаточное даже для того, чтобы запитать какие-нибудь низковольтные электрические устройства.
В процессе получения такой электроэнергии не образуется никаких экологически вредных отходов, ведь всё, что получается в итоге - это вода и водяной пар.
Источники: www.membrana.ru, electro-montazh.postroyforum.ru, itw66.ru, showsteps.ru, www.1958ypa.ru
Бог Кецалькоатль - пернатый змей. Храм Кецалькоатля
Тайна марсианских снимков Маринер-4
Проклятые картины
Радиация на Марсе
Двигатель НЛО основан на вращении жидкости
Неопознанные летающие объекты вот уже не один десяток лет являются предметом дискуссий в среде ученых. Уникальные способности НЛО ставят в тупик, ...
Как правильно сушить пуховик
Многие знают о том, как правильно стирать пуховик. Однако перед тем, как приступать к процессу, Вам будет полезно узнать и...
Город Ур
В северо-западной части Персидского залива расположена Месопотамия. Эта местность представляет собой низменность между реками Тигр и Евфрат, в которой тысячелетия...
Льды Байкала
Горячие источники - еще один байкальский феномен. Купание в термальной ванне с целебной минеральной водой во время снегопада - это эстетика...
Самые необычные места на планете
В сером мрачном октябре, в преддверии Дня всех святых, наступает лучшее время для того, чтобы рассказывать страшные истории. Но мы вовсе не собираемся запугивать вас зловещими...
Что такое альтернативная энергетика? Современный мир предлагает способы создания бесплатного электричества. Как его сделать своими руками?
Альтернатива
В 1901 году знаменитый, гениальный учёный Николай Тесла сконструировал огромную башню Ворденклиф в Нью-Йорке. Компания JP Morgan взяла на себя финансовую часть проекта. Тесла хотел осуществить бесплатную радиосвязь и снабдить человечество бесплатным электричеством. Морган же просто ожидал беспроводную международную связь.
Идея бесплатного электричества привела в ужас промышленные и финансовые “Тузы”. Желающих революций в мировой экономике не оказалось, все держались за сверхприбыли. Поэтому проект свернули.
Так что же построил Тесла? Как он собирался сделать бесплатное электричество? В XXI веке всё большую поддержку получает идея альтернативной энергетики, работающей на других источниках. Своеобразным оппонентом нефти, углю, газу здесь выступают возобновляемые ресурсы Земли и других планет.
Из чего можно получить бесплатное электричество? Солнечный свет, энергия ветра, земли, использование приливов и отливов, мускульная энергия человеческого тела могут изменить будущее планеты. Уйдут в прошлое трубопроводы, саркофаги реакторов. Многие государства смогут освободить свою экономику от необходимости закупать дорогостоящие источники электричества.
Поиску альтернативных источников энергии, которые легко возобновляются, уделяют большое внимание. В последние десятилетия человечество волнуют проблемы чистоты экологии, экономичности ресурсов.
Технология
Чуть ниже рассматриваются варианты получения бесплатного электричества.
Ветряная электростанция. Голландия предлагает построить ветряную ферму огромных размеров в Северном море, и искусственный, оснащённый необходимым оборудованием остров, который возьмёт на себя роль энергетического хаба, распределяя электричество между 5 государствами.
Саудовская Аравия предложила создать турбины в виде “бумажных змеев”, и расположить их в воздухе, а не на земле. Несколько стран имеют собственные поля с ветряными генераторами.
Солнечная электростанция. В продаже есть крыши, состоящие из солнечных панелей, а также панели из фотогальванического стекла, которыми можно облицовывать наружные стены домов. Американские учёные выпустили солнечные батареи в форме прозрачных плиток, которыми можно застеклить окна, чтобы вырабатывать электричество для дома.
Грозовая батарея – накопитель энергии от разрядов в атмосфере. Молнии перенаправляются в электросеть.
Тороидальный генератор TPU состоит из 3 катушек. Магнитный вихрь и резонансные частоты являются причиной появления тока. Изобрёл его С.Марк.
Приливные электростанции – работа зависит от приливов и отливов, положения Земли и Луны.
Тепловая электростанция – в качестве ресурса используются высокотемпературные грунтовые воды.
Сила человеческих мускулов – люди также вырабатывают энергию при движении, что можно использовать.
Термоядерный синтез – процессом можно управлять. Синтезируются более тяжёлые ядра из более лёгких. Способ не применяется, поскольку очень опасен.
Сам себе мастер
Бесплатное электричество можно сделать своими руками. Существует немало методов, чтобы соорудить устройства, вырабатывающие энергию. Для этого нужно лишь немного знаний и умений. Например:
Сделать элемент Пельтье – пластина, термоэлектрический преобразователь. Тепло получают от горящего источника, охлаждение производится теплообменником. Составляющие сделаны из неодинаковых металлов.
Соорудить генератор, собирающий радиоволны – парные конденсаторы, электролитические, плёночные, диоды маленькой мощности. Изолированный кабель 15 м применяют в роли антенны. Заземляющий провод крепится к газовой, водопроводной трубе.
Сконструировать термоэлектрический генератор- потребуются стабилизатор напряжения, корпус, охлаждающие радиаторы, термопаста, нагревающие пластины Пельтье.
Построить грозовую батарею – металлическая антенна и заземление. Потенциал накапливается между элементами устройства. Метод опасен, так как притягиваются молнии, чьё напряжение достигает 2000 Вольт.
Гальванический метод – медный и алюминиевый стержни вставляются в землю, на глубину 0,5 м, площадь между ними обрабатывают солевым раствором.
Что ещё?
Среди обычных, можно встретить и довольно необычные способы получения электричества. В последнее время идёт интенсивная работа учёных всего мира по развитию альтернативной энергетики. Мир ищет возможности для более широкого её использования.
Чуть ниже приводится небольшой обзор лучших способов и идей:
Термический генератор – преобразовывает тепловую энергию в электрическую. Встроен в отопительно-варочные печи.
Пьезоэлектрический генератор – работает на кинетической энергии. Внедряют в Танцполы, турникеты, тренажёры.
Наногенератор – применяется энергия колебаний человеческого тела при движении. Процесс отличается мгновенностью. Учёные работают над совмещением работы наногенератора и солнечной батареи.
Безтопливный генератор Капанадзе – работает на постоянных магнитах в роторе и бифлярных катушках в статоре. Мощность 1-10 кВт. За основу взято одно из изобретений Н.Тесла, но многие не верят в этот принцип. Ещё по одной из версий, настоящая технология аппарата удерживается в большом секрете.
Экспериментальные установки, которые работают на эфире – электро-магнитное поле. Пока ещё идут поиски, проверяются гипотезы, проводятся эксперименты.
Учёные подсчитали, что природных запасов, используемых в современной энергетике, может хватить ещё на 60 лет. Разработками в данной области занимаются лучшие умы. В Дании население пользуется ветровой энергетикой, составляющей 25%.
В России планируются проекты, по использованию восстанавливаемых источников в энергетической системе на 10%, а в Австралии на 8%. В Швейцарии большинство проголосовало за полный переход на альтернативную энергетику. Мир голосует за!
Фото методов получения бесплатного электричества
Допустим вы попали на необитаемый остров или застряли на даче без электричества , а батарея телефона разрядилась. Сделать спасительный звонок, который возможно спасет чью то жизнь, помогут следующие советы по добыче электроэнергии.
Никогда не знаешь когда может понадобится электричество.
Как получить электричество:
Способ 1 . Электричество из дерева.
Для практически любого простейшего способа получения электричества на халяву без подключения к уже имеющейся электрической сети , обязательно понадобятся гальванические элементы , а именно два металла, которые в паре образуют разнополярные анод и катод соответственно.
Теперь остается воткнуть в ближайшее дерево один из них, например алюминиевый стержень или железный гвоздь так, чтобы он полностью вошел через кору в сам ствол дерева, а другой элемент, например медную трубку, воткнуть в почву рядом, чтобы она вошла в землю на 15-20 см. Не удивлюсь, если между медной трубкой и алюминиевым стержнем возникнет напряжение в приблизительно 1 Вольт. Чем больше стержней вы вставите в дерево, тем лучше качество электроэнергии, добываемой таким способом (сила тока). Только не стоит увлекаться, помните что дерево такое же живое, как и вы. Стоит пользоваться данным методом только в крайнем случае! Не забудьте потом вытащить штыри из дерева и замазать смолой.
Как получить электричество: Способ 2
Электричество из фруктов?
Апельсины, лимоны, картофель и прочие плоды — всё это идеальный электролит для выработки электричества , особенно если экстремальная ситуация застала вас недалеко от экватора. , доведя напряжение вашего электричества аж до целых 2 Вольт!
Как получить электричество: Способ 3 . Электричество из соленой воды?
Если у вас есть медная проволока и фольга , стоимость получения электричества в этом случае будет равна нулю. Наполняем несколько стаканов соленой водой и соединяем их медной проволокой, от стакана к стакану. На один конец каждого провода, соединяющего стаканы, должна быть намотана алюминиевая фольга.
Как получить электричество: Способ 4 . 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.
Потом на этом же костре можно приготовить оставшуюся картошку)
Какие металлы лучше всего подходят?
Вот краткая таблица ряда напряжений. Чем дальше металлы друг от друга, тем большее напряжение при всех других одинаковых условиях вы получите:
Как получить электричество: Способ 5 . Электричество из воздуха?
Однозначно построить ветряк, что кстати не так уж и сложно. Все что вам понадобится это винтообразные лопасти, вращаемые силой ветра, и генератор электричества для преобразования механической энергии в электроэнергию.
Так же вы можете получить бесплатного электричества с любого моторчика!
*Как сделать аккумулятор?
Свинец и серная кислота уже не один десяток лет зарекомендовали себя как универсальный генератор электричества с превосходным качеством электроэнергии, использующийся повсеместно, например в машинных аккумуляторах.
Для этого нам понадобятся оба компонента, соединить которые нужно в керамической посуде (найти в экстремальных условиях глину и обжечь её не должно составить для вас труда).
Земные недра имеют практически неисчерпаемый потенциал, и при желании их можно использовать в качестве источника энергии. Существует несколько способов получения электричества из земли. Схемы эти могут коренным образом отличаться друг от друга, но результат будет похожим. Он заключается в бесперебойном обеспечении электроэнергией с минимальными затратами на ее получение.
Природные источники энергии
В последнее время человечество пытается найти более доступные альтернативы для снабжения собственного жилища электрической энергией. А все потому, что уровень жизни стремительно растет, а вместе с ним увеличиваются и затраты на обслуживание жилых помещений привычными методами. То есть именно дороговизна и постоянный рост цен на коммунальные услуги заставляет людей искать более бюджетные источники энергии, которые так же смогут обеспечить подачу света и тепла в дома.
В настоящее время особой популярностью пользуются трансформирующие энергию из воздуха ветряки, расположенные на открытых пространствах, солнечные батареи, которые устанавливаются прямо на крышах домов, а также всевозможные гидравлические системы различной степени сложности. А вот идея добывать энергию из земных недр почему-то крайне редко применяется на практике, разве что при проведении любительских экспериментов.
Между тем уже сейчас народные умельцы предлагают несколько простых, но вместе с тем достаточно эффективных способов добычи электричества из земли для дома.
Самые простые способы добычи
Не секрет, что в почве (в отличие от воздушной среды) постоянно происходят электрохимические процессы, причина которых кроется во взаимодействии отрицательных и положительных зарядов, исходящих от внешней оболочки и недр. Эти процессы позволяют рассматривать землю не только как мать всего живого, но и в качестве мощнейшего энергетического источника. А для того чтобы воспользоваться им в бытовых нуждах, мастера чаще всего прибегают к трем проверенным способам добычи электричества из земли своими руками. К ним относят:
- Метод с нулевым проводом.
- Способ с одновременным применением двух разных электродов.
- Потенциал разных высот.
В первом случае обеспечение жилого помещения напряжением, достаточным для того, чтобы горело как минимум несколько лампочек, осуществляется за счет фазового и нулевого проводника. Но для того чтобы добиться поставленной цели, лампочку необходимо подключить не только к нулю, но и к заземлению, ведь если жилое помещение оснащено высококачественным заземляющим контуром, то большая часть потребляемой энергии уходит в почву, а такой контакт помогает ее оттуда частично возвращать.
Фактически речь идет о самой примитивной схеме «нулевой проводник - нагрузка - грунт», в которой вырабатываемая энергия не выводится на общий приборный счетчик, то есть ее использование является бесплатным. Однако есть у этого метода и существенный недостаток, который заключается в более чем низком напряжении, колеблющемся в диапазоне от 10 до 20 вольт, и если хочется увеличить этот показатель, то придется усовершенствовать конструкцию, применяя элементы посложнее.
Метод добычи энергии посредством использования двух разных электродов еще проще, так как для его применения на практике используется одна только почва. Естественно, это не может не отразиться и на конечном результате эксперимента, поэтому чаще всего подобные схемы не дают возможность получать напряжение больше 3 вольт, хотя этот показатель имеет свойство варьироваться в ту или иную сторону в зависимости от влажности и состава грунта.
Для проведения опыта достаточно погрузить в почву два разных проводника (обычно в ход идут стержни из меди и цинка), которые предназначены для создания разности между отрицательным (цинк) и положительным (медь) потенциалами. Обеспечить их взаимодействие между собой поможет концентрированный электролитный раствор, который можно приготовить самостоятельно, используя дистиллированную воду и обычную поваренную соль.
Уровень вырабатываемого напряжения можно поднять , если глубже погрузить электродные стержни и увеличить концентрацию соли в используемом растворе. Не последнюю роль в этом вопросе играет и площадь поперечного сечения самих электродов. Примечательно, что грунт, обильно политый электролитом, больше не сможет применяться для выращивания любых растений и культур. Этот момент обязательно следует учитывать, предусматривая качественную изоляцию во избежание засоления прилегающих участков.
Разница потенциалов может быть обеспечена и такими элементами, как крыша частного дома и грунт, но при условии, что кровля будет выполнена из любого металлического сплава, а поверхность земли перекрыта ферритом.
Однако и этот метод не даст значительных результатов, так как средний показатель напряжения, которое удастся получить таким способом, вряд ли превысит 3 вольта.
Альтернативная методика
Если рассматривать земной шар как один большой сферический конденсатор с отрицательным внутренним потенциалом, а его оболочку как источник положительной энергии, атмосферу как изолятор, а магнитное поле как электрогенератор, то для получения энергии достаточно будет просто подключиться к этому природному генератору, обеспечив надежное заземление. При этом конструкция самого устройства должна в обязательном порядке включать в себя следующие элементы:
- Проводник в виде металлического стержня, высота которого должна превышать все расположенные в непосредственной близости объекты.
- Качественный контур заземления, к которому подводится металлический проводник.
- Любой эмиттер, способный обеспечить свободный выход электронов из проводника. В качестве этого элемента может быть использован мощный электрогенератор или даже классическая катушка Тесла.
Вся суть этого метода заключается в том, что высота используемого проводника должна обеспечивать такую разницу противоположных потенциалов, которая позволит электродам продвигаться не вниз, а вверх по погруженному в грунт металлическому стержню.
Что же касается эмиттера, то его основная роль заключается в высвобождении электродов, которые попадают в окружающую среду уже в виде чистых ионов.
И после того как атмосферный и электромагнитный потенциал земли сравняются, начнется выработка энергии. К этому моменту к конструкции уже должен быть подключен ее сторонний потребитель. В этом случае показатель силы тока в электрической цепи будет полностью зависеть от того, насколько мощным окажется эмиттер. Чем выше его потенциал, тем большее число потребителей можно подключать к генератору.
Естественно, соорудить такую конструкцию в пределах населенных пунктов своими силами практически невозможно, ведь все упирается в высоту проводника, которая должна превышать деревья и все сооружения, но сама идея может стать основой для создания масштабных проектов, позволяющих получать электричество из земли даром.
Электроэнергия из земли по Белоусову
Особого внимания заслуживает теория Валерия Белоусова, который на протяжении многих лет занимается глубоким изучением молний и изобретением наиболее надежной защиты от этого опасного природного явления. Кроме того, этот ученый является автором нескольких уникальных в своем роде книг, в которых изложено альтернативное видение процесса выработки и поглощения электрической энергии земными недрами.
Схема с двойным заземлением
Один из способов получения электричества из земли подразумевает использование двойного заземления, позволяющего выводить энергию из грунта в бытовых целях бесплатно.
При этом схема предполагает наличие единственного заземляющего контура пассивного типа без активатора, главная задача которого заключается в принятии одностороннего заряда в первом полупериоде с дальнейшим его возвращением обратно при переходе в фазу второго полупериода. То есть речь идет о своеобразном буфере обмена, роль которого может сыграть обычная газовая труба, подведенная в типовую квартиру.
Сооружение конструкции и суть опыта
Последующая сборка конструкции предполагает выполнение следующих манипуляций:
Этот вид неведомой доселе энергии автор назвал «белой», сравнив ее с чистым листом бумаги, на которую при желании можно наложить все что угодно, открыв для всего человечества принципиально новые возможности. Но главная идея, которую выделяет автор, заключается в том, что все энергии на планете протекают индивидуально по своим законам, но все это происходит в едином пространстве.
Введение……………………………………………….………….2
I . Основные способы получения энергии…………………….3
1. Тепловые электростанции……………..…………………3
2. Гидроэлектростанции……………………………………5
3. Атомные электростанции……………………..…………6
II . Нетрадиционные источники энергии……………………..9
1. Ветровая энергия…………………………………………9
2. Геотермальная энергия…………………………………11
3. Тепловая энергия океана……………………………….12
4. Энергия приливов и отливов…………………………...13
5. Энергия морских течений………………………………13
6. Энергия Солнца…………………………………………14
7. Водородная энергетика…………………………………17
Заключение………………………………………………………19
Литература……………………………………………………….21
Введение.
Научно-технический прогресс невозможен без развития энергетики, электрификации. Для повышения производительности труда первостепенное значение имеет механизация и автоматизация производственных процессов, замена человеческого труда машинным. Но подавляющее большинство технических средств механизации и автоматизации (оборудование, приборы, ЭВМ) имеет электрическую основу. Особенно широкое применение электрическая энергия получила для привода в действие электрических моторов. Мощность электрических машин (в зависимости от их назначения) различна: от долей ватта (микродвигатели, применяемые во многих отраслях техники и в бытовых изделиях) до огромных величин, превышающих миллион киловатт (генераторы электростанций).
Человечеству электроэнергия нужна, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природных топлив (нефти, угля, газа и др.) конечны. Конечны также и запасы ядерного топлива - урана и тория, из которого можно получать в реакторах-размножителях плутоний. Поэтому важно на сегодняшний день найти выгодные источники электроэнергии, причем выгодные не только с точки зрения дешевизны топлива, но и с точки зрения простоты конструкций, эксплуатации, дешевизны материалов, необходимых для постройки станции, долговечности станций.
Данный реферат является кратким, обзором современного состояния энергоресурсов человечества. В работе рассмотрены традиционные источники электрической энергии. Цель работы – прежде всего ознакомиться с современным положением дел в этой необычайно широкой проблематике.
К традиционным источникам в первую очередь относятся: тепловая, атомная и энергия потка воды.
Российская энергетика сегодня - это 600 тепловых, 100 гидравлических, 9 атомных электростанций. Есть, конечно, несколько электростанций использующих в качестве первичного источника солнечную, ветровую, гидротермальную, приливную энергию, но доля производимой ими энергии очень мала по сравнению с тепловыми, атомными и гидравлическими станциями.
I . Основные способы получения энергии.
1. Тепловые электростанции.
Тепловая электростанция (ТЭС), электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Первые ТЭС появились в кон. 19 в и получили преимущественное распространение. В сер. 70-х гг. 20 в. ТЭС - основной вид электрической станций. Доля вырабатываемой ими электроэнергии составляла: в России и США св. 80% (1975), в мире около 76% (1973).
Около 75% всей электроэнергии России производится на тепловых электростанциях. Большинство городов России снабжаются именно ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. Такая система является довольно-таки непрактичной т.к. в отличие от электрокабеля надежность теплотрасс чрезвычайно низка на больших расстояниях, эффективность централизованного теплоснабжения сильно снижается, вследствие уменьшения температуры теплоносителя. Подсчитано, что при протяженности теплотрасс более 20 км (типичная ситуация для большинства городов) установка электрического бойлера в одельно стоящем доме становится экономически выгодна.
На тепловых электростанциях преобразуется химическая энергия топлива сначала в механическую, а затем в электрическую.
Топливом для такой электростанции могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут. Тепловые электрические станции подразделяют на конденсационные (КЭС), предназначенные для выработки только электрической энергии, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара. Крупные КЭС районного значения получили название государственных районных электростанций (ГРЭС)..
Простейшая принципиальная схема КЭС, работающей на угле, представлена на рис. Уголь подается в топливный бункер 1, а из него - в дробильную установку 2, где превращается в пыль. Угольная пыль поступает в топку парогенератора (парового котла) 3, имеющего систему трубок, в которых циркулирует химически очищенная вода, называемая питательной. В котле вода нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар доводится до температуры 400-650°С и под давлением 3-24 МПа поступает по паропроводу в паровую турбину 4. Параметры пара зависят от мощности агрегатов. Тепловые конденсационные электростанции имеют невысокий кпд (30- 40%), так как большая часть энергии теряется с отходящими топочными газами и охлаждающей водой конденсатора.Сооружать КЭС выгодно в непосредственной близости от мест добычи топлива. При этом потребители электроэнергии могут находиться на значительном расстоянии от станции.
Теплоэлектроцентраль отличается от конденсационной станции установленной на ней специальной теплофикационной турбиной с отбором пара. На ТЭЦ одна часть пара полностью используется в турбине для выработки электроэнергии в генераторе 5 и затем поступает в конденсатор 6, а другая, имеющая большую температуру и давление (на рис. штриховая линия), отбирается от промежуточной ступени турбины и используется для теплоснабжения. Конденсат насосом 7 через деаэратор 8 и далее питательным насосом 9 подается в парогенератор. Количество отбираемого пара зависит от потребности предприятий в тепловой энергии.
Коэффициент полезного действия ТЭЦ достигает 60-70%.
Такие станции строят обычно вблизи потребителей - промышленных предприятий или жилых массивов. Чаще всего они работают на привозном топливе.
Рассмотренные тепловые электростанции по виду основного теплового агрегата - паровой турбины - относятся к паротурбинным станциям. Значительно меньшее распространение получили тепловые станции с газотурбинными (ГТУ), парогазовыми (ПГУ) и дизельными установками.
Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции (сокращенно ТЭС). Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. Для выработки 1 кВт-ч электроэнергии затрачивается несколько сот граммов угля. В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору. Вал турбины жестко соединен с валом генератора.
Современные паровые турбины для ТЭС - весьма совершенные, быстроходные, высокоэкономичные машины с большим ресурсом работы. Их мощность в одновальном исполнении достигает 1 млн. 200 тыс. кВт, и это не является пределом. Такие машины всегда бывают многоступенчатыми, т. е. имеют обычно несколько десятков дисков с рабочими лопатками и такое же
количество, перед каждым диском, групп сопел, через которые протекает струя пара. Давление и температура пара постепенно снижаются.
Из курса физики известно, что КПД тепловых двигателей увеличивается с ростом начальной температуры рабочего тела. Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру - почти до 550 °С и давление - до 25 МПа. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром.
По мнению ученых в основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на не возобновляемых ресурсах. Но структура ее изменится. Должно сократиться использование нефти. Существенно возрастет производство электроэнергии на атомных электростанциях. Начнется использование пока еще не тронутых гигантских запасов дешевых углей, например, в Кузнецком, Канско-Ачинском, Экибаcтузском бассейнах. Широко будет применяться природный газ, запасы которого в стране намного превосходят запасы в других странах.
К сожалению, запасы нефти, газа, угля отнюдь не бесконечны. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, израсходованы они будут за сотни лет. Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем, как не допустить хищнического разграбления земных богатств. Ведь лишь при этом условии запасов топлива может хватить на века.
2. Гидроэлектростанции.
Гидроэлектрическая станция, гидроэлектростанция (ГЭС), комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического. оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.
По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные. В русловых и приплотинных ГЭС напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды в верхнем бьефе. При этом неизбежно некоторое затопление долины реки. В случае сооружения двух плотин на том же участке реки площадь затопления уменьшается. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая
площадь затопления ограничивает высоту плотины. Русловые и приплотинные ГЭС строят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах.
