¿De qué está hecha la energía? Como se produce la electricidad. Las formas más fáciles de minar

Introducción…………………………………………………….………….2

I . Las principales formas de obtener energía…………………….3

1. Centrales térmicas……………..……………………3

2. Centrales hidroeléctricas……………………………………………………………………………………………………………………

3. Centrales nucleares……………………..…………6

II . Fuentes de energía no tradicionales……………………..9

1. Energía eólica………………………………………………9

2. Energía geotérmica…………………………………… 11

3. Energía térmica del océano……………………………….12

4. Energía de flujos y reflujos…………………………...13

5. Energía de las corrientes marinas…………………………………………13

6. Energía del Sol……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………….

7. Energía del hidrógeno………………………………………………17

Conclusión………………………………………………………………19

Literatura………………………………………………………….21

Introducción.

El progreso científico y tecnológico es imposible sin el desarrollo de la energía y la electrificación. Para aumentar la productividad laboral, la mecanización y automatización de los procesos de producción y la sustitución de la mano de obra humana por máquinas son de suma importancia. Pero la gran mayoría de los medios técnicos de mecanización y automatización (equipos, instrumentos, computadoras) tiene una base eléctrica. La energía eléctrica se ha utilizado especialmente ampliamente para accionar motores eléctricos. La potencia de las máquinas eléctricas (según su finalidad) es diferente: desde fracciones de vatio (micromotores utilizados en muchas ramas de la tecnología y en productos para el hogar) hasta valores descomunales que superan el millón de kilovatios (generadores de centrales eléctricas).

La humanidad necesita electricidad, y la necesidad de ella aumenta cada año. Al mismo tiempo, las reservas de combustibles naturales tradicionales (petróleo, carbón, gas, etc.) son finitas. Las existencias también son finitas. combustible nuclear- uranio y torio, a partir de los cuales se puede obtener plutonio en reactores reproductores. Por lo tanto, hoy es importante encontrar fuentes rentables de electricidad, y no solo desde el punto de vista del combustible barato, sino también desde el punto de vista de la simplicidad de construcción, operación, bajo costo de los materiales necesarios para construir una estación y durabilidad. de estaciones

Este ensayo es un breve resumen lo último recursos energéticos de la humanidad. El artículo considera las fuentes tradicionales energía eléctrica. El propósito del trabajo es, en primer lugar, familiarizarse con el estado actual de las cosas en esta gama inusualmente amplia de problemas.

Las fuentes tradicionales incluyen principalmente: energía térmica, nuclear y de flujo de agua.

La industria energética rusa hoy en día consta de 600 centrales térmicas, 100 hidráulicas y 9 nucleares. Hay, por supuesto, varias centrales eléctricas que utilizan energía solar, eólica, hidrotérmica y mareomotriz como fuente primaria, pero la proporción de energía que producen es muy pequeña en comparación con las centrales térmicas, nucleares e hidráulicas.

I . Las principales formas de obtención de energía.

1. Centrales térmicas.

Central térmica (TPP), una central eléctrica que genera energía eléctrica como resultado de la conversión de la energía térmica liberada durante la combustión de combustibles fósiles. Las primeras centrales térmicas aparecieron en contra. 19 en y recibió distribución predominante. todo r años 70 siglo 20 TPP - el principal tipo de centrales eléctricas. La parte de la electricidad generada por ellos fue: en Rusia y EE. UU., St. 80% (1975), en el mundo cerca de 76% (1973).

Alrededor del 75% de toda la electricidad en Rusia se produce en centrales térmicas. La mayoría de las ciudades rusas cuentan con centrales térmicas. A menudo, en las ciudades, se utilizan CHP: plantas combinadas de calor y energía que producen no solo electricidad, sino también calor en forma de agua caliente. Tal sistema es bastante poco práctico. a diferencia del cable eléctrico, la fiabilidad de la red de calefacción es extremadamente baja en largas distancias, la eficiencia de la calefacción urbana se reduce considerablemente debido a la disminución de la temperatura del refrigerante. Se estima que con una longitud de red de calefacción de más de 20 km (situación típica de la mayoría de las ciudades), la instalación de una caldera eléctrica en una vivienda unifamiliar resulta económicamente viable.

En las centrales térmicas, la energía química del combustible se convierte primero en energía mecánica y luego en energía eléctrica.

El combustible para una central eléctrica de este tipo puede ser carbón, turba, gas, esquisto bituminoso, fuel oil. Las centrales térmicas se dividen en de condensación (CPP), diseñadas para generar únicamente energía eléctrica, y centrales combinadas de calor y electricidad (CHP), que producen, además de energía eléctrica térmica en forma de agua caliente y vapor. Las grandes IES de importancia regional se denominan plantas eléctricas de distrito estatal (GRES).

El diagrama esquemático más simple de un IES alimentado con carbón se muestra en la fig. El carbón se introduce en el búnker de combustible 1 y, desde allí, en la planta de trituración 2, donde se convierte en polvo. El polvo de carbón ingresa al horno del generador de vapor (caldera de vapor) 3, que tiene un sistema de tubos en los que circula agua químicamente purificada, llamada agua de alimentación. En la caldera, el agua se calienta, se evapora y el vapor saturado resultante se lleva a una temperatura de 400-650 ° C y, bajo una presión de 3-24 MPa, ingresa a la turbina de vapor 4 a través de la tubería de vapor. Los parámetros dependen de la potencia de las unidades.

Las centrales térmicas de condensación tienen una baja eficiencia (30-40%), ya que la mayor parte de la energía se pierde con los gases de combustión y el agua de refrigeración del condensador.

Es ventajoso construir IES en las inmediaciones de los sitios de extracción de combustible. Al mismo tiempo, los consumidores de electricidad pueden ubicarse a una distancia considerable de la estación.

Una planta de cogeneración de calor y electricidad se diferencia de una estación de condensación por una turbina especial de cogeneración de calor y electricidad con extracción de vapor instalada en ella. En la CHPP, una parte del vapor se usa completamente en la turbina para generar electricidad en el generador 5 y luego ingresa al condensador 6, y la otra parte, que tiene una temperatura y presión altas (línea discontinua en la figura), es tomado de la etapa intermedia de la turbina y utilizado para el suministro de calor. La bomba de condensado 7 a través del desaireador 8 y luego la bomba de alimentación 9 se alimenta al generador de vapor. La cantidad de vapor extraído depende de las necesidades de energía térmica de las empresas.

La eficiencia de CHP alcanza el 60-70%.

Estas estaciones generalmente se construyen cerca de los consumidores: empresas industriales o áreas residenciales. La mayoría de las veces trabajan con combustible importado.

Las centrales térmicas consideradas en términos del tipo de la unidad térmica principal, una turbina de vapor, pertenecen a las estaciones de turbinas de vapor. Las centrales térmicas con turbinas de gas (GTU), ciclos combinados (CCGT) y plantas diésel están mucho menos extendidas.

Las más económicas son las grandes centrales térmicas de turbinas de vapor (TPP, por sus siglas en inglés). La mayoría de las centrales térmicas de nuestro país utilizan polvo de carbón como combustible. Se necesitan varios cientos de gramos de carbón para generar 1 kWh de electricidad. En una caldera de vapor, más del 90% de la energía liberada por el combustible se convierte en vapor. En la turbina, la energía cinética de los chorros de vapor se transfiere al rotor. El eje de la turbina está rígidamente conectado al eje del generador.

Moderno turbinas de vapor para centrales térmicas: máquinas muy avanzadas, de alta velocidad y muy económicas con una larga vida útil. Su potencia en una versión de un solo eje alcanza 1 millón 200 mil kW, y este no es el límite. Tales máquinas son siempre de varias etapas, es decir, generalmente tienen varias docenas de discos con hojas de trabajo y el mismo

el número, delante de cada disco, de grupos de boquillas a través de las cuales fluye un chorro de vapor. La presión y la temperatura del vapor se reducen gradualmente.

Del curso de física se sabe que la eficiencia de los motores térmicos aumenta con un aumento en la temperatura inicial del fluido de trabajo. Por lo tanto, el vapor que ingresa a la turbina se lleva a parámetros altos: la temperatura es casi de hasta 550 ° C y la presión de hasta 25 MPa. La eficiencia de TPP alcanza el 40%. La mayor parte de la energía se pierde junto con el vapor de escape caliente.

Según los científicos, la industria energética del futuro próximo seguirá estando basada en la ingeniería de energía térmica utilizando recursos no renovables. Pero su estructura cambiará. El uso de aceite debe ser reducido. La producción de electricidad en las centrales nucleares aumentará significativamente. El uso de reservas gigantes de carbón barato, que aún no se han tocado, comenzará, por ejemplo, en las cuencas de Kuznetsk, Kansk-Achinsk y Ekibastuz. Se utilizará ampliamente el gas natural, cuyas reservas en el país superan con creces las de otros países.

Desafortunadamente, las reservas de petróleo, gas y carbón no son infinitas. Le tomó a la naturaleza millones de años crear estas reservas, se agotarán en cientos de años. Hoy, el mundo comenzó a pensar seriamente en cómo prevenir el saqueo depredador de la riqueza terrenal. Después de todo, solo bajo esta condición, las reservas de combustible pueden durar siglos.

2. Centrales hidroeléctricas.

Central hidroeléctrica, central hidroeléctrica (HPP), un complejo de estructuras y equipos a través del cual la energía del flujo de agua se convierte en energía eléctrica. La central hidroeléctrica consta de una serie de estructuras hidráulicas que proporcionan la concentración necesaria del flujo de agua y la creación de presión y energía. equipo que convierte la energía del agua moviéndose bajo presión en energía mecánica de rotación, la cual, a su vez, se convierte en energía eléctrica.

De acuerdo con el esquema de uso de los recursos hídricos y la concentración de la presión, las centrales hidroeléctricas se suelen dividir en canales, presas, desvío con presión y sin desvío, mixto, almacenamiento por bombeo y mareomotriz. En las centrales hidroeléctricas de pasada y cercanas a la represa, la presión del agua es creada por una represa que bloquea el río y eleva el nivel del agua río arriba. Al mismo tiempo, algunas inundaciones del valle del río son inevitables. En el caso de la construcción de dos presas en el mismo tramo del río, el área de inundación disminuye. En los ríos de tierras bajas, el más alto económicamente factible el área de inundación limita la altura de la presa. Las centrales hidroeléctricas de pasada y cercanas a la represa se construyen tanto en ríos bajos de aguas altas como en ríos de montaña, en valles estrechos y comprimidos.

Las estructuras de una UHE de pasada, además de la presa, incluyen el edificio de la UHE y los vertederos (Fig. 4). La composición de las estructuras hidráulicas depende de la altura del cabezal y de la potencia instalada. En la central hidroeléctrica de pasada, el edificio con unidades hidroeléctricas ubicadas en él sirve como continuación de la presa y junto con ella crea un frente de presión. Al mismo tiempo, por un lado, la piscina de cabeza linda con el edificio de la HPP y, por otro lado, la piscina de cola. Las cámaras espirales de entrada de las turbinas hidráulicas se colocan bajo el nivel del agua de cabecera con sus secciones de entrada, mientras que las secciones de salida de las tuberías de succión se sumergen bajo el nivel del agua de descarga.

De acuerdo con el objeto del complejo hidroeléctrico, podrá incluir esclusas de navegación o elevador de barcos, instalaciones de paso de peces, instalaciones de toma de agua para riego y suministro de agua. En las centrales hidroeléctricas de pasada, a veces la única estructura que permite el paso del agua es el edificio de la central hidroeléctrica. En estos casos, el agua útilmente utilizada pasa secuencialmente por la sección de entrada con rejillas de retención de escombros, una cámara en espiral, una turbina hidráulica, una tubería de succión y las descargas de inundación del río se descargan a través de conductos especiales entre cámaras de turbina adyacentes. Las centrales hidroeléctricas de pasada se caracterizan por alturas de hasta 30-40 m; las centrales hidroeléctricas de pasada más simples también incluyen centrales hidroeléctricas rurales de pequeña capacidad que se construyeron previamente. En los grandes ríos planos, el canal principal está bloqueado por una presa de tierra, a la que se une una presa de aliviadero de hormigón y se está construyendo una central hidroeléctrica. Este diseño es típico de muchas centrales hidroeléctricas domésticas en grandes ríos planos. Central hidroeléctrica Volzhskaya im. 22º Congreso del PCUS: el más grande entre las estaciones del tipo de canal.

A presiones más altas, resulta poco práctico transferir la presión hidrostática del agua al edificio de la central eléctrica. En este caso, se utiliza un tipo de presa hidroeléctrica, en la que el frente de presión está bloqueado por una presa en toda su longitud, y el edificio de la central hidroeléctrica se ubica detrás de la presa, contiguo a aguas abajo. La estructura del recorrido hidráulico entre aguas arriba y aguas abajo de este tipo de centrales hidroeléctricas incluye una toma de agua profunda con rejilla de retención de escombros, un conducto de turbina, una cámara espiral, una turbina hidráulica y una tubería de succión. Como estructuras adicionales, la estructura del nodo puede incluir instalaciones de navegación y pasajes para peces, así como aliviaderos adicionales.Un ejemplo de este tipo de estación en un río con aguas altas es la HPP de Bratsk en el río Angara.

A pesar de la disminución en la participación de las HPP en la generación total, valores absolutos La producción de electricidad y la capacidad hidroeléctrica están en continuo crecimiento debido a la construcción de nuevas centrales eléctricas de gran tamaño. En 1969, había más de 50 HPP en funcionamiento y en construcción con una capacidad unitaria de 1.000 MW y más en el mundo, y 16 de ellos estaban ubicados en el territorio de la antigua Unión Soviética.

La característica más importante de los recursos hidroeléctricos en comparación con los recursos de combustible y energía es su renovación continua. La falta de necesidad de combustible para las HPP determina el bajo costo de la electricidad generada en las HPP. Por lo tanto, la construcción de centrales hidroeléctricas, a pesar de importantes inversiones específicas de capital por 1 kW de capacidad instalada y largos períodos de construcción, ha tenido y tiene una gran importancia, especialmente cuando está asociada con la ubicación de industrias eléctricamente intensivas.

3. Centrales nucleares.

Planta de energía nuclear (NPP) - una planta de energía en la que la energía atómica (nuclear) se convierte en energía eléctrica. El generador de energía en una planta de energía nuclear es un reactor nuclear. El calor que se libera en el reactor como consecuencia de una reacción en cadena de fisión nuclear de algunos elementos pesados, luego, al igual que en las centrales térmicas convencionales (CTE), se convierte en electricidad. A diferencia de las centrales térmicas que funcionan con combustibles fósiles, las centrales nucleares funcionan con combustible nuclear (basado en 233 U, 235 U, 239 Pu). Se ha establecido que los recursos energéticos mundiales de combustible nuclear (uranio, plutonio, etc.) superan significativamente los recursos energéticos de las reservas naturales de combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural, etc.). Esto abre amplias perspectivas para satisfacer la creciente demanda de combustible. Además, es necesario tener en cuenta el consumo cada vez mayor de carbón y petróleo para fines tecnológicos de la industria química mundial, que se está convirtiendo en un serio competidor de las centrales térmicas. A pesar del descubrimiento de nuevos yacimientos de combustible orgánico y la mejora de los métodos para su producción, el mundo tiende al aumento relativo de su costo. Esto crea las condiciones más difíciles para los países con reservas limitadas de combustibles fósiles. Existe una clara necesidad de un rápido desarrollo. energía nuclear, que ya ocupa un lugar destacado en el balance energético de varios países industrializados del mundo.

La primera planta de energía nuclear del mundo con fines industriales piloto (Fig. 1) con una capacidad de 5 MW se inauguró en la URSS el 27 de junio de 1954 en la ciudad de Obninsk. Antes de esto, la energía del núcleo atómico se usaba con fines militares. El lanzamiento de la primera planta de energía nuclear marcó la apertura de una nueva dirección en energía, que fue reconocida en la 1ª Conferencia Científica y Técnica Internacional sobre los Usos Pacíficos de la Energía Atómica (agosto de 1955, Ginebra).

Un diagrama esquemático de una central nuclear con un reactor nuclear refrigerado por agua se muestra en la fig. 2. El calor liberado en el núcleo del reactor, el refrigerante, es absorbido por el agua (refrigerante del primer circuito), que se bombea a través del reactor mediante una bomba de circulación 2. El agua calentada del reactor entra en el intercambiador de calor (generador de vapor) 3 , donde cede el calor recibido en el reactor al agua del 2º circuito. El agua del segundo circuito se evapora en el generador de vapor y el vapor generado ingresa a la turbina 4.

En la mayoría de los casos, se utilizan 4 tipos de reactores de neutrones térmicos en las centrales nucleares: 1) reactores refrigerados por agua con agua ordinaria como moderador y refrigerante; 2) agua de grafito con refrigerante de agua y moderador de grafito; 3) agua pesada con refrigerante de agua y agua pesada como moderador 4) gas grafito con refrigerante de gas y moderador de grafito.

En Rusia, se están construyendo principalmente reactores de agua a presión y agua de grafito. En las plantas de energía nuclear de EE. UU., los reactores de agua a presión son los más utilizados. Los reactores de gas de grafito se utilizan en Inglaterra. Las plantas de energía nuclear en Canadá están dominadas por plantas de energía nuclear con reactores de agua pesada.

Según el tipo y estado de agregación del refrigerante se crea uno u otro ciclo termodinámico de NPP. La elección del límite superior de temperatura del ciclo termodinámico está determinada por la temperatura máxima admisible de los revestimientos de los elementos combustibles (TVEL) que contienen combustible nuclear, la temperatura admisible del propio combustible nuclear, así como las propiedades del refrigerante adoptado para este tipo. de reactor. En las centrales nucleares, un reactor térmico refrigerado por agua suele utilizar ciclos de vapor a baja temperatura. Los reactores enfriados por gas permiten el uso de ciclos de vapor relativamente más económicos con mayor presión y temperatura iniciales. El esquema térmico de la central nuclear en estos dos casos se realiza como de 2 circuitos: el refrigerante circula en el 1er circuito, el 2º circuito es vapor-agua. En reactores con agua hirviendo o gas refrigerante a alta temperatura, es posible una central nuclear térmica de circuito único. En los reactores de agua en ebullición, el agua hierve en el núcleo, la mezcla resultante de vapor y agua se separa y el vapor saturado se envía directamente a la turbina o se devuelve previamente al núcleo para su sobrecalentamiento (Fig. 3).

En los reactores de grafito-gas de alta temperatura, es posible utilizar un ciclo de turbina de gas convencional. El reactor en este caso actúa como una cámara de combustión.

Durante la operación del reactor, la concentración de isótopos fisionables en el combustible nuclear disminuye gradualmente y el combustible se quema. Por lo tanto, con el tiempo, se reemplazan por otros nuevos. El combustible nuclear se recarga mediante mecanismos y dispositivos con control remoto. El combustible gastado se transfiere a la piscina de combustible gastado y luego se envía para su reprocesamiento.

El reactor y sus sistemas de servicio incluyen: el propio reactor con protección biológica, intercambiadores de calor, bombas o unidades de soplado que hacen circular el refrigerante; tuberías y accesorios del circuito de circulación; dispositivos para recargar combustible nuclear; sistemas especiales ventilación, refrigeración de emergencia, etc.

Dependiendo del diseño, los reactores tienen características distintivas: en los reactores presurizados, el combustible y el moderador están ubicados dentro de la vasija, que lleva la presión total del refrigerante; en los reactores de canal, el combustible enfriado por un refrigerante se instala en especial tubos-canales que penetran en el moderador encerrados en una carcasa de paredes delgadas. Dichos reactores se utilizan en Rusia (plantas de energía nuclear de Siberia, Beloyarsk, etc.),

Para proteger al personal de la central nuclear de la exposición a la radiación, el reactor está rodeado de protección biológica, cuyo material principal es el hormigón, el agua y la arena. El equipo del circuito del reactor debe estar completamente sellado. Se prevé un sistema de vigilancia de los lugares de posibles fugas del refrigerante, se toman medidas para que la aparición de fugas y roturas en el circuito no produzcan emisiones radiactivas y contaminación del recinto de la central nuclear y su entorno. Los equipos del circuito del reactor suelen instalarse en cajas selladas, que están separadas del resto de las instalaciones de la central nuclear por protección biológica y no reciben mantenimiento durante la operación del reactor. sistema de ventilación, en el que, para excluir la posibilidad de contaminación atmosférica, se proporcionan filtros de limpieza y soportes de gas de retención. El servicio de control dosimétrico supervisa el cumplimiento de las normas de seguridad radiológica por parte del personal de la central nuclear.

En caso de accidentes en el sistema de enfriamiento del reactor, para evitar el sobrecalentamiento y la fuga de los revestimientos de las barras de combustible, se proporciona una supresión rápida (en unos pocos segundos) de la reacción nuclear; sistema de refrigeración de emergencia tiene fuentes sin conexión nutrición.

La disponibilidad de protección biológica, sistemas especiales de ventilación y refrigeración de emergencia y un servicio de monitorización dosimétrica permiten proteger completamente al personal de mantenimiento de la central nuclear de los efectos nocivos de la exposición radiactiva.

El equipamiento de la sala de máquinas de la CN es similar al equipamiento de la sala de máquinas de la TPP. Una característica distintiva de la mayoría de las centrales nucleares es el uso de vapor de parámetros relativamente bajos, saturado o ligeramente sobrecalentado.

Al mismo tiempo, para excluir el daño por erosión a las palas de las últimas etapas de la turbina por partículas de humedad contenidas en el vapor, se instalan separadores en la turbina. En ocasiones es necesario utilizar separadores remotos y recalentadores de vapor. Debido al hecho de que el refrigerante y las impurezas que contiene se activan al pasar por el núcleo del reactor, el diseño del equipo de la sala de turbinas y el sistema de refrigeración del condensador de la turbina de las centrales nucleares de circuito único deben excluir por completo la posibilidad de fugas de refrigerante. . En las centrales nucleares de doble circuito con altos parámetros de vapor, tales requisitos no se imponen al equipo de la sala de turbinas.

Los requisitos específicos para la disposición de los equipos de la central nuclear incluyen: la longitud mínima posible de las comunicaciones asociadas con los medios radiactivos, mayor rigidez de los cimientos y estructuras portantes del reactor, y una organización fiable de la ventilación de la sala. La sala del reactor contiene: un reactor con protección biológica, barras de combustible de repuesto y equipo de control. La planta de energía nuclear está dispuesta de acuerdo con el principio del bloque reactor-turbina. Los generadores de turbinas y los sistemas que les dan servicio están ubicados en la sala de máquinas. Los equipos auxiliares y los sistemas de control de la estación están ubicados entre las salas de máquinas y del reactor.

En la mayoría de las industrias países desarrollados(Rusia, EE. UU., Inglaterra, Francia, Canadá, RFA, Japón, RDA, etc.) la capacidad de las centrales nucleares existentes y en construcción se elevó a decenas de GW en 1980. Según los datos de la Agencia Atómica Internacional de la ONU, publicados en 1967, la capacidad instalada de todas las centrales nucleares del mundo alcanzó los 300 GW en 1980.

A lo largo de los años transcurridos desde la puesta en marcha de la primera central nuclear, se han creado varios diseños de reactores nucleares, a partir de los cuales se inició el desarrollo generalizado de la energía nuclear en nuestro país.

Las centrales nucleares, que son el tipo más moderno de centrales eléctricas, tienen una serie de ventajas significativas sobre otros tipos de centrales eléctricas: en condiciones normales de funcionamiento, no contaminan el medio ambiente en absoluto, no requieren vincularse a una fuente de materias primas y, en consecuencia, se pueden colocar en casi cualquier lugar, las nuevas unidades de energía tienen una capacidad casi igual a la de una central hidroeléctrica promedio; sin embargo, el factor de utilización de la capacidad instalada en las centrales nucleares (80%) supera significativamente al de las centrales hidroeléctricas o centrales hidroeléctricas. El hecho de que de 1 kg de uranio se pueda obtener la misma cantidad de calor que cuando se queman unas 3000 toneladas de carbón puede hablar de la eficiencia y eficacia de las centrales nucleares.

Prácticamente no existen inconvenientes significativos de las centrales nucleares en condiciones normales de funcionamiento. Sin embargo, uno no puede dejar de notar el peligro de las centrales nucleares en posibles circunstancias de fuerza mayor: terremotos, huracanes, etc. - aquí los modelos antiguos de unidades de potencia presentan un peligro potencial de contaminación por radiación de los territorios debido al sobrecalentamiento incontrolado del reactor.

II. Fuentes de energía no convencionales

Los científicos advierten que las reservas exploradas de combustibles fósiles al ritmo actual de crecimiento del consumo de energía durarán solo entre 70 y 130 años. Por supuesto, puede cambiar a otras fuentes de energía no renovables. Por ejemplo, los científicos han intentado durante muchos años dominar la fusión termonuclear controlada...

1. Energía eólica

La energía de las masas de aire en movimiento es enorme. Las reservas de energía eólica son más de cien veces mayores que las reservas de energía hidráulica de todos los ríos del planeta. Los vientos soplan constantemente y en todas partes de la tierra, desde una brisa ligera que trae la frescura deseada en el calor del verano hasta poderosos huracanes que causan daños y destrucción incalculables. El océano de aire en el fondo del cual vivimos siempre está inquieto. ¡Los vientos que soplan en la inmensidad de nuestro país podrían fácilmente satisfacer todas sus necesidades de electricidad! Condiciones climáticas permitir el desarrollo de la energía eólica en un vasto territorio, desde nuestras fronteras occidentales hasta las orillas del Yenisei. Las regiones del norte del país a lo largo de la costa del Océano Ártico son ricas en energía eólica, donde es especialmente necesaria para las valientes personas que habitan estas ricas tierras. ¿Por qué se utiliza tan mal una fuente de energía tan abundante, asequible y respetuosa con el medio ambiente? Hoy en día, los motores eólicos cubren solo una milésima parte de las necesidades energéticas del mundo.

Según varios autores, el potencial total de energía eólica de la Tierra es de 1200 GW, pero las posibilidades de utilizar este tipo de energía en diferentes regiones de la Tierra no son las mismas. La velocidad media anual del viento a una altura de 20 a 30 m sobre la superficie de la Tierra debe ser lo suficientemente grande como para garantizar que la potencia del flujo de aire que pasa a través de una sección vertical correctamente orientada alcance un valor aceptable para la transformación. Una planta de energía eólica ubicada en un sitio donde la potencia específica anual promedio del flujo de aire es de aproximadamente 500 W / m 2 (la velocidad del flujo de aire es de 7 m / s) puede convertir aproximadamente 175 de estos 500 W / m 2 en electricidad.

La energía contenida en el flujo de aire en movimiento es proporcional al cubo de la velocidad del viento. Sin embargo, no toda la energía del flujo de aire se puede utilizar incluso con un dispositivo ideal. Teóricamente, el factor de eficiencia (KPI) de la energía del flujo de aire puede ser igual al 59,3%. En la práctica, según datos publicados, el KPI máximo de energía eólica en un aerogenerador real es de aproximadamente el 50%, sin embargo, este indicador no se alcanza a todas las velocidades, sino únicamente a la velocidad óptima que proporciona el proyecto. Además, parte de la energía del flujo de aire se pierde durante la conversión de energía mecánica en energía eléctrica, que se lleva a cabo con una eficiencia que suele ser del 75 al 95 %. Teniendo en cuenta todos estos factores, la energía eléctrica específica producida por una planta de energía eólica real es probablemente el 30-40% de la potencia del flujo de aire, siempre que esta unidad funcione de manera estable en el rango de velocidad proporcionado por el proyecto. Sin embargo, a veces el viento tiene una velocidad que va más allá de las velocidades calculadas. La velocidad del viento puede ser tan baja que la turbina eólica no pueda funcionar en absoluto, o tan alta que la turbina eólica deba detenerse y tomarse medidas para protegerla de la destrucción. Si la velocidad del viento supera la velocidad nominal de funcionamiento, parte de la energía eólica mecánica extraída no se utiliza para no superar la potencia eléctrica nominal del generador. Dados estos factores, la generación específica de energía eléctrica durante el año, aparentemente, es del 15 al 30% de la energía eólica, o incluso menos, dependiendo de la ubicación y los parámetros de la turbina eólica.

Las últimas investigaciones se centran principalmente en la obtención de energía eléctrica a partir de la energía eólica. El deseo de dominar la producción de máquinas de energía eólica condujo al nacimiento de muchas de estas unidades. Algunas de ellas alcanzan decenas de metros de altura, y se cree que con el tiempo podrían formar una verdadera red eléctrica. Las pequeñas turbinas eólicas están diseñadas para suministrar electricidad a casas individuales.

son construidos por el viento centrales eléctricas predominantemente de corriente continua. La rueda de viento impulsa una dínamo, un generador de corriente eléctrica, que simultáneamente carga baterías conectadas en paralelo. La batería se conecta automáticamente al generador en el momento en que el voltaje en sus terminales de salida es mayor que en los terminales de la batería, y también se apaga automáticamente cuando la relación es opuesta.

A pequeña escala, los parques eólicos se han utilizado durante varias décadas. El más grande de ellos con una capacidad de 1250 kW suministró corriente a la red de suministro de energía del estado estadounidense de Vermont continuamente desde 1941 hasta 1945. Sin embargo, después de que el rotor se averió, el experimento se interrumpió: el rotor no se reparó, ya que el la energía de la central térmica vecina era más barata. Por motivos económicos, también ha cesado la operación de plantas de energía eólica en países europeos.

Hoy en día, las turbinas eólicas suministran electricidad de manera confiable a los trabajadores petroleros; trabajan con éxito en áreas de difícil acceso, en islas distantes, en el Ártico, en miles de granjas agrícolas donde no hay grandes asentamientos ni centrales eléctricas públicas cercanas. El estadounidense Henry Clews construyó dos mástiles en Maine y montó turbinas eólicas con generadores en ellas. 20 baterías de 6 V y 60 de 2 V le sirven en tiempo de calma, y ​​como reserva tiene un motor de gasolina. Clues recibe 250 kWh de energía al mes de sus aerogeneradores; esto le basta para iluminar toda la casa, alimentar los electrodomésticos (TV, tocadiscos, aspiradora, máquina de escribir eléctrica), así como una bomba de agua y un taller bien equipado.

El uso generalizado de unidades de energía eólica en condiciones normales todavía se ve obstaculizado por su alto costo. No hace falta decir que no hay necesidad de pagar por el viento, pero las máquinas necesarias para aprovecharlo para trabajar son demasiado caras.

Actualmente se han creado una gran variedad de prototipos de aerogeneradores (más precisamente, aerogeneradores con generadores eléctricos). Algunos de ellos parecen un plato giratorio para niños ordinario, otros parecen una rueda de bicicleta con palas de aluminio en lugar de radios. Hay unidades en forma de carrusel o en forma de mástil con un sistema de atrapavientos circulares suspendidos unos sobre otros, con eje de rotación horizontal o vertical, con dos o cincuenta palas.

En el diseño de la instalación, el problema más difícil fue asegurar el mismo número de revoluciones de la hélice con diferentes fuerzas de viento. De hecho, cuando está conectado a la red, el generador debe proporcionar no solo energía eléctrica, sino solo corriente alterna con un número determinado de ciclos por segundo, es decir, con una frecuencia estándar de 50 Hz. Por tanto, el ángulo de inclinación de las palas con respecto al viento se regula haciéndolas girar alrededor del eje longitudinal: con vientos fuertes, este ángulo es más pronunciado, el flujo de aire fluye alrededor de las palas con más libertad y les da una menor parte de su energía. Además del ajuste de las palas, todo el generador gira automáticamente en el mástil hacia el viento.

Al utilizar el viento surge un grave problema: un exceso de energía en tiempo ventoso y una falta en periodos de calma. ¿Cómo acumular y almacenar energía eólica para el futuro? La forma más sencilla es que una rueda de viento impulse una bomba que bombea agua a un depósito superior, que luego se drena para impulsar una turbina de agua y un generador de CC o CA. Hay otras formas y proyectos: desde convencionales, aunque de bajo consumo baterías desde hacer girar volantes gigantes o bombear aire comprimido en cavernas subterráneas, hasta producir hidrógeno como combustible. Este último método parece ser especialmente prometedor. La corriente eléctrica de la turbina eólica descompone el agua en oxígeno e hidrógeno. El hidrógeno puede almacenarse en forma licuada y quemarse en los hornos de las centrales térmicas según sea necesario.

2. Energía geotérmica

Energía de la tierra - La energía geotérmica se basa en el aprovechamiento del calor natural de la Tierra. La parte superior de la corteza terrestre tiene un gradiente térmico de 20 a 30 °C por 1 km de profundidad, y la cantidad de calor contenida en la corteza terrestre hasta una profundidad de 10 km (excluyendo la temperatura de la superficie) es de aproximadamente 12,6. 10 26 J. Estos recursos son equivalentes al contenido de calor de 4,6 10 16 toneladas de carbón (suponiendo que el poder calorífico medio del carbón es 27,6 . recursos de carbón. Sin embargo, el calor geotérmico en la parte superior de la tierra está demasiado disperso para resolver los problemas energéticos mundiales sobre esta base. Los recursos aptos para uso industrial son depósitos individuales de energía geotérmica, concentrados a una profundidad accesible para el desarrollo, que tienen ciertos volúmenes y temperaturas suficientes para su uso para la producción de energía eléctrica o calor.

Desde un punto de vista geológico, los recursos de energía geotérmica se pueden dividir en sistemas convectivos hidrotermales, sistemas secos calientes de origen volcánico y sistemas con alto flujo de calor.

La categoría de sistemas convectivos hidrotermales incluye piscinas subterráneas de vapor o agua caliente que salen a la superficie de la tierra, formando géiseres, lagos de lodo sulfuroso. La formación de tales sistemas está asociada con la presencia de una fuente de calor: roca caliente o fundida ubicada relativamente cerca de la superficie de la tierra. Los sistemas convectivos hidrotermales suelen estar ubicados a lo largo de los límites de las placas tectónicas de la corteza terrestre, que se caracterizan por la actividad volcánica.

En principio, para la producción de electricidad en campos de agua caliente se utiliza un método basado en el aprovechamiento del vapor generado por la evaporación de líquido caliente en la superficie. Este método utiliza el fenómeno de que cuando el agua caliente (a alta presión) se acerca a los pozos de la piscina a la superficie, la presión cae y alrededor del 20% del líquido hierve y se convierte en vapor. Este vapor se separa del agua mediante un separador y se envía a la turbina. El agua que sale del separador puede someterse a un tratamiento adicional dependiendo de su contenido mineral. Esta agua se puede bombear de nuevo a las rocas inmediatamente o, si se justifica económicamente, con la extracción preliminar de minerales de la misma.

Otro método para generar electricidad a partir de aguas geotérmicas de alta o media temperatura es el uso de un proceso que utiliza un ciclo de doble bucle (binario). En este proceso, el agua obtenida de la piscina se utiliza para calentar el refrigerante secundario (freón o isobutano), que tiene un punto de ebullición bajo. El vapor generado por la ebullición de este líquido se utiliza para accionar la turbina. El vapor de escape se condensa y pasa nuevamente por el intercambiador de calor, creando así un ciclo cerrado.

El segundo tipo de recursos geotérmicos (sistemas calientes de origen volcánico) son el magma y las rocas secas calientes impermeables (zonas de roca solidificada alrededor del magma y rocas suprayacentes). Obtener energía geotérmica directamente del magma aún no es técnicamente factible. La tecnología necesaria para aprovechar el poder de las rocas calientes y secas apenas comienza a desarrollarse. preliminar desarrollos tecnicos los métodos de uso de estos recursos energéticos prevén el dispositivo de un circuito cerrado con un líquido que circula a través de él, pasando a través de la roca caliente. Primero se perfora un pozo, llegando a la zona de roca caliente; luego se bombea agua fría a través de ella hacia la roca a alta presión, lo que conduce a la formación de grietas en ella. Posteriormente, se perfora un segundo pozo a través de la zona de roca fracturada así formada. Finalmente, el agua fría de la superficie se bombea al primer pozo. Al pasar a través de la roca caliente, se calienta, se extrae a través del segundo pozo en forma de vapor o agua caliente, que luego se puede utilizar para generar electricidad en una de las formas discutidas anteriormente.

Los sistemas geotérmicos del tercer tipo existen en aquellas áreas donde en la zona con valores altos el flujo de calor es una cuenca sedimentaria profunda. En zonas como las cuencas de París o Hungría, la temperatura del agua procedente de los pozos puede alcanzar los 100 °C.

3. Energía térmica del océano

Se sabe que las reservas de energía en el Océano Mundial son colosales, porque dos tercios de la superficie terrestre (361 millones de km 2) están ocupados por mares y océanos - el Océano Pacífico tiene 180 millones de km 2 . Atlántico - 93 millones de km2, Índico - 75 millones de km2 Las corrientes se estiman en un valor del orden de 10 18 J. Sin embargo, hasta ahora las personas solo pueden usar una fracción insignificante de esta energía, e incluso entonces a costa de grandes y paulatinamente pagando inversiones de capital, por lo que tal energía hasta ahora parece poco prometedora.

La última década se caracteriza por ciertos éxitos en el aprovechamiento de la energía térmica del océano. Por lo tanto, se crearon las instalaciones mini-OTES y OTES-1 (OTES - las letras iniciales palabras inglesas Conversión de energía térmica oceánica, es decir, conversión de energía térmica del océano - estamos hablando de la transformación en energía eléctrica). En agosto de 1979, una central térmica mini-OTES comenzó a funcionar cerca de las islas de Hawái. La operación de prueba de la instalación durante tres meses y medio mostró su suficiente confiabilidad. Con un funcionamiento continuo las 24 horas del día, no hubo averías, excepto por problemas técnicos menores que suelen ocurrir cuando se prueban nuevas instalaciones. Su potencia total promedió 48,7 kW, máxima -53 kW; La instalación cedió 12 kW (máximo 15) a la red exterior para una carga útil, más concretamente, para la carga de baterías. El resto de la energía generada se gastó en las propias necesidades de la planta. Estos incluyen costos de energía para la operación de tres bombas, pérdidas en dos intercambiadores de calor, una turbina y un generador de energía eléctrica.

Se requirieron tres bombas del siguiente cálculo: una para suministrar especies cálidas del océano, la segunda para bombear agua fría desde una profundidad de aproximadamente 700 m, la tercera para bombear el fluido de trabajo secundario dentro del sistema mismo, es decir, desde el condensador hasta el evaporador El amoníaco se utiliza como fluido de trabajo secundario.

La unidad mini-OTES está montada en una barcaza. Debajo de su parte inferior hay una tubería larga para la toma de agua fría. La tubería es un tubo de polietileno de 700 m de largo con un diámetro interior de 50 cm.La tubería está unida al fondo del recipiente con un bloqueo especial que permite, si es necesario, una rápida desconexión. El tubo de polietileno se utiliza simultáneamente para el anclaje del sistema tubo-recipiente. La originalidad de una solución de este tipo está fuera de toda duda, ya que el anclaje de los sistemas OTEC más potentes que se están desarrollando actualmente es un problema muy grave.

Por primera vez en la historia de la tecnología, la unidad mini-OTES pudo transferir energía útil a una carga externa, al mismo tiempo que cubría sus propias necesidades. La experiencia adquirida durante la operación de los mini-OTES permitió construir rápidamente una central térmica OTEC-1 más potente y comenzar a diseñar sistemas de este tipo aún más potentes.

Debido a que la energía solar se distribuye en un área grande (es decir, tiene una densidad baja), cualquier configuración para uso directo energía solar debe tener un dispositivo colector (colector) con suficiente área de superficie.

El dispositivo más simple de este tipo es un colector plano; en principio, se trata de una placa negra, bien aislada por debajo, recubierta de vidrio o plástico, que transmite la luz, pero no revela la radiación térmica infrarroja. En el espacio entre el latón y el vidrio se colocan con mayor frecuencia tubos negros por los que fluyen agua, aceite, mercurio, aire, anhídrido carbónico, etc. pags. Radiación solar, kai penetrante al otro lado de Vidrio o plástico en el colector, son absorbidos por los tubos negros y la placa y calientan el trabajo su en el cuerpo en los tubos. La radiación térmica no puede salir del colector, por lo que la temperatura en él es mucho más alta (entre 200 y 500°С) que la temperatura del aire ambiente. Este es el llamado efecto invernadero. Las pelucas de jardín ordinarias son, de hecho, simples colectores de radiación solar. Pero cuanto más lejos de los trópicos, menos efecto El colector horizontal está bien, y es demasiado difícil y costoso rotarlo para seguir al Sol. Por lo tanto, dichos colectores generalmente se instalan en un cierto ángulo óptimo hacia el sur.

Un colector más complejo y costoso es un espejo cóncavo, que concentra la radiación incidente en un pequeño volumen cerca de cierto punto geométrico, el foco. La superficie reflectante del espejo está hecha de plástico metalizado o está compuesta por muchos pequeños espejos planos unidos a una gran base parabólica. Gracias a mecanismos especiales, los colectores de este tipo se giran constantemente hacia el Sol, lo que le permite recolectar la mayor cantidad posible de radiación solar. La temperatura en el espacio de trabajo de los colectores de espejo alcanza los 3000°C y más.

La energía solar es uno de los tipos de producción de energía más intensivos en materiales. El uso a gran escala de la energía solar supone un aumento gigantesco de la necesidad de materiales y, en consecuencia, de personal para la extracción de materias primas, su enriquecimiento, obtención de materiales, fabricación de helióstatos, colectores, otros equipos, su transporte. Los cálculos muestran que se necesitarán entre 10.000 y 40.000 horas-hombre para producir 1 MW de electricidad al año utilizando energía solar. En energía tradicional sobre combustibles fósiles, esta cifra es de 200-500 horas-hombre.

Hasta el momento, la energía eléctrica generada por los rayos del sol es mucho más costosa que la obtenida por métodos tradicionales. Los científicos esperan que los experimentos que realizarán en las instalaciones y estaciones experimentales ayuden a resolver problemas no solo técnicos sino también económicos. Pero, sin embargo, se están construyendo estaciones convertidoras de energía solar y están funcionando.

Desde 1988, la planta de energía solar de Crimea ha estado operando en la península de Kerch. Parece que el propio sentido común ha determinado su lugar. Bueno, si tales estaciones se van a construir en algún lugar, es principalmente en la región de balnearios, sanatorios, casas de descanso, rutas turísticas; en una región donde se necesita mucha energía, pero es aún más importante mantener limpio el medio ambiente, cuyo propio bienestar, y sobre todo la pureza del aire, es curativo para los humanos.

La planta de energía solar de Crimea es pequeña: la capacidad es de solo 5 MW. En cierto sentido, ella es una prueba de fuerza. Aunque, al parecer, qué más se debe intentar cuando se conoce la experiencia de construir estaciones solares en otros países.

En la isla de Sicilia a principios de los años 80, una planta de energía solar con una capacidad de 1 MW dio corriente. El principio de su trabajo es también torre. Los espejos enfocan los rayos del sol en un receptor ubicado a una altura de 50 metros. Allí se genera vapor con una temperatura de más de 600 °C, que acciona una turbina tradicional a la que se conecta un generador de corriente. Se ha demostrado sin lugar a dudas que las centrales eléctricas con una capacidad de 10-20 MW, y también mucho más, pueden operar según este principio si se agrupan módulos similares conectándolos entre sí.

Un tipo ligeramente diferente de central eléctrica en Alqueria, en el sur de España. Su diferencia es que el calor solar concentrado en la parte superior de la torre pone en marcha el ciclo del sodio, que ya calienta el agua para formar vapor. Esta opción tiene una serie de ventajas. El acumulador de calor de sodio garantiza no solo el funcionamiento continuo de la central eléctrica, sino que también permite acumular parcialmente el exceso de energía para el funcionamiento en tiempo nublado y de noche. La capacidad de la central española es de tan solo 0,5 MW. Pero según su principio, se pueden crear mucho más grandes, hasta 300 MW. En instalaciones de este tipo, la concentración de energía solar es tan alta que la eficiencia del proceso de turbina de vapor no es peor que en las centrales térmicas tradicionales.

Según los expertos, la idea más atractiva en cuanto a la conversión de la energía solar es el uso del efecto fotoeléctrico en semiconductores.

Pero, por ejemplo, una planta de energía solar cerca del ecuador con una producción diaria de 500 MWh (aproximadamente la cantidad de energía generada por una central hidroeléctrica bastante grande) con una eficiencia de El 10% requeriría una superficie efectiva de unos 500.000 m 2 . Está claro que una cantidad tan grande de células semiconductoras solares puede hacerlo. pagan sólo cuando su producción es realmente barata. La eficiencia de las plantas de energía solar en otras áreas de la Tierra sería baja debido a las condiciones atmosféricas inestables, la intensidad relativamente baja de la radiación solar, que es absorbida aquí incluso en días soleados por la atmósfera, así como las fluctuaciones debidas a la alternancia de día y noche.

Sin embargo, las fotocélulas solares ya están encontrando su aplicación específica en la actualidad. Resultaron ser fuentes de corriente eléctrica prácticamente indispensables en cohetes, satélites y estaciones interplanetarias automáticas, y en la Tierra, principalmente para alimentar redes telefónicas en áreas no electrificadas o para pequeños consumidores de corriente (equipos de radio, máquinas de afeitar eléctricas, etc.). Los paneles solares de semiconductores se instalaron por primera vez en el tercer satélite terrestre artificial soviético (puesto en órbita el 15 de mayo de 1958).

Trabajo en curso, evaluaciones en curso. Hasta ahora, hay que admitirlo, no están a favor de las plantas de energía solar: hoy en día estas estructuras todavía se encuentran entre los métodos técnicos más complejos y costosos para usar energía solar. Necesitamos nuevas opciones, nuevas ideas. No hay escasez en ellos. La implementación es peor.

7. Energía del hidrógeno

El hidrógeno, el más simple y ligero de todos los elementos químicos, puede considerarse un combustible ideal. Está disponible dondequiera que haya agua. Cuando se quema el hidrógeno, se forma agua, que se puede descomponer nuevamente en hidrógeno y oxígeno, y este proceso no causa ninguna contaminación. ambiente. La llama de hidrógeno no emite a la atmósfera los productos que inevitablemente acompañan a la combustión de cualquier otro tipo de combustible: dióxido de carbono, monóxido de carbono, dióxido de azufre, hidrocarburos, cenizas, peróxidos orgánicos, etc. El hidrógeno tiene una muy alta valor calorífico: cuando se quema 1 g de hidrógeno, se obtienen 120 J de energía térmica, y cuando se quema 1 g de gasolina, solo 47 J.

El hidrógeno se puede transportar y distribuir a través de tuberías como el gas natural. El transporte de combustible por tuberías es la forma más barata de transmisión de energía a larga distancia. Además, las tuberías se colocan bajo tierra, lo que no perturba el paisaje. Los gasoductos ocupan menos superficie terrestre que las líneas eléctricas aéreas. Transmitir energía en forma de gas hidrógeno a través de una tubería de 750 mm a lo largo de 80 km costaría menos que transmitir la misma cantidad de energía en forma de corriente alterna a través de un cable subterráneo. A distancias superiores a 450 km, el transporte de hidrógeno por tuberías es más económico que utilizar una línea eléctrica aérea de CC.

El hidrógeno es un combustible sintético. Se puede obtener del carbón, del petróleo, gas natural o descomponiendo el agua. Según estimaciones, hoy en día el mundo produce y consume alrededor de 20 millones de toneladas de hidrógeno al año. La mitad de esta cantidad se gasta en la producción de amoníaco y fertilizantes, y el resto, en la eliminación de azufre de los combustibles gaseosos, en la metalurgia, para la hidrogenación del carbón y otros combustibles. EN economia moderna el hidrógeno sigue siendo una materia prima química más que energética.

Hoy en día, el hidrógeno se produce principalmente (alrededor del 80%) a partir del petróleo. Pero este es un proceso antieconómico para la energía, porque la energía obtenida de dicho hidrógeno cuesta 3,5 veces más que la energía de la quema de gasolina. Además, el costo de dicho hidrógeno aumenta constantemente a medida que aumentan los precios del petróleo.

Una pequeña cantidad de hidrógeno se produce por electrólisis. La producción de hidrógeno por electrólisis del agua es más cara que su producción a partir del petróleo, pero se expandirá y abaratará con el desarrollo de la energía nuclear. Las estaciones de electrólisis de agua se pueden colocar cerca de las centrales nucleares, donde toda la energía generada por la central se utilizará para descomponer el agua con la formación de hidrógeno. Es cierto que el precio del hidrógeno electrolítico seguirá siendo más alto que el precio de la corriente eléctrica, pero los costes de transporte y distribución del hidrógeno son tan pequeños que el precio final para el consumidor será bastante aceptable en comparación con el precio de la electricidad.

Hoy en día, los investigadores están trabajando intensamente para reducir el costo de los procesos tecnológicos para la producción de hidrógeno a gran escala debido a una descomposición del agua más eficiente mediante la electrólisis de vapor de agua a alta temperatura, el uso de catalizadores, membranas semiimpermeables, etc.

Se presta mucha atención al método termolítico, que (en el futuro) consiste en la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno a una temperatura de 2500 °C. Pero los ingenieros aún no han dominado ese límite de temperatura en las grandes unidades tecnológicas, incluidas las que funcionan con energía atómica (en los reactores de alta temperatura, hasta ahora solo cuentan con una temperatura de unos 1000 °C). Por lo tanto, los investigadores se esfuerzan por desarrollar procesos que se lleven a cabo en varias etapas, lo que permitiría la producción de hidrógeno en rangos de temperatura por debajo de los 1000 °C.

En 1969, en la sucursal italiana de Euratom, se puso en funcionamiento una planta para la producción termolítica de hidrógeno, operando con eficiencia. 55% a 730°C. En este caso se utilizó bromuro de calcio, agua y mercurio. El agua de la planta se descompone en hidrógeno y oxígeno, y los reactivos restantes circulan en ciclos repetidos. Otras, instalaciones diseñadas operadas, a temperaturas de 700 a 800 °C. Se cree que los reactores de alta temperatura aumentarán la eficiencia. dichos procesos hasta en un 85%. Hoy en día, no podemos predecir con precisión cuánto costará el hidrógeno. Pero dado que los precios de todos especies modernas tienden a aumentar, se puede suponer que, a largo plazo, la energía en forma de hidrógeno será más barata que en forma de gas natural y posiblemente en forma de electricidad.

Cuando el hidrógeno se convierta en un combustible tan asequible como lo es hoy el gas natural, podrá reemplazarlo en todas partes. El hidrógeno se puede quemar en estufas, calentadores de agua y estufas de calefacción equipadas con quemadores que son poco o nada diferentes de los quemadores actuales que se usan para quemar gas natural.

Como ya hemos dicho, cuando se quema hidrógeno, no quedan productos de combustión nocivos. Por lo tanto, no hay necesidad de sistemas para eliminar estos productos para dispositivos de calefacción alimentados por hidrógeno Además, el vapor de agua formado durante la combustión puede considerarse un producto útil: humedece el aire (como saben, en los apartamentos modernos con calefacción central, el aire es demasiado seco). Y la ausencia de chimeneas no solo ayuda a ahorrar costos de construcción, sino que también aumenta la eficiencia de la calefacción en un 30%.

El hidrógeno también puede servir como materia prima química en muchas industrias, por ejemplo, en la producción de fertilizantes y alimentos, en metalurgia y petroquímica. También se puede utilizar para generar electricidad en centrales térmicas locales.

Conclusión.

Teniendo en cuenta los resultados de las previsiones existentes sobre el agotamiento del petróleo, el gas natural y otros recursos energéticos tradicionales a mediados - finales del próximo siglo, así como la reducción del consumo de carbón (que, según los cálculos, debería ser suficiente para 300 años) debido a las emisiones nocivas a la atmósfera, así como al uso de combustible nuclear, que, bajo la condición de desarrollo intensivo de reactores reproductores, será suficiente durante al menos 1000 años, podemos suponer que para este escenario desarrollo de la ciencia y la tecnología, las fuentes térmicas, atómicas e hidroeléctricas prevalecerán sobre otras fuentes de electricidad durante mucho tiempo. La subida del precio del petróleo ya ha comenzado, por lo que las centrales térmicas que utilizan este combustible serán sustituidas por centrales de carbón.

Algunos científicos y ambientalistas a fines de la década de 1990. habló sobre la inminente prohibición por parte de los estados de Europa Occidental plantas de energía nuclear. Pero según los análisis modernos del mercado de productos básicos y las necesidades de electricidad de la sociedad, estas declaraciones parecen fuera de lugar.

El papel de la energía en el mantenimiento y posterior desarrollo de la civilización es indiscutible. EN sociedad moderna es difícil encontrar al menos un área de la actividad humana que no requiera, directa o indirectamente, más energía de la que los músculos de una persona pueden darle.

El consumo de energía es un indicador importante del nivel de vida. En aquellos días, cuando una persona obtenía alimentos recolectando frutas del bosque y cazando animales, necesitaba alrededor de 8 MJ de energía por día. Después del dominio del fuego, este valor aumentó a 16 MJ: en una sociedad agrícola primitiva era de 50 MJ, y en una más desarrollada, de 100 MJ.

Durante la existencia de nuestra civilización, muchas veces ha habido un cambio de las fuentes de energía tradicionales a otras nuevas y más avanzadas. Y no porque la fuente antigua se haya agotado.

El sol siempre brillaba y calentaba al hombre: sin embargo, un día la gente domó el fuego y comenzó a quemar leña. Entonces la madera dio paso al carbón. Las existencias de madera parecían ilimitadas, pero las máquinas de vapor exigían más "alimentos" ricos en calorías.

Pero eso fue sólo una etapa. El carbón pronto pierde su liderazgo en el mercado de la energía frente al petróleo.

Y ahora una nueva ronda en nuestros días, los principales tipos de combustible siguen siendo el petróleo y el gas. Pero por cada nuevo metro cúbico de gas o una tonelada de petróleo, debe ir más al norte o al este, cavar más profundo en el suelo. No es de extrañar que el petróleo y el gas nos cuesten cada vez más cada año.

¿Reemplazo? Necesitamos un nuevo líder energético. Sin duda serán fuentes nucleares.

Las reservas de uranio, si, digamos, para compararlas con las reservas de carbón, no parecen ser tan grandes. Pero por otro lado, por unidad de peso, contiene millones de veces más energía que el carbón.

Y el resultado es este: cuando se genera electricidad en centrales nucleares, se cree que se debe gastar cien mil veces menos dinero y mano de obra que cuando se extrae energía del carbón. Y el combustible nuclear viene a sustituir al petróleo y al carbón... Siempre ha sido así: la siguiente fuente de energía también era más potente. Esa era, por así decirlo, una línea de energía "militante".

En busca de un exceso de energía, una persona se sumergía más y más en el mundo elemental de los fenómenos naturales y hasta cierto tiempo no pensó realmente en las consecuencias de sus actos y acciones.

Pero los tiempos han cambiado. Ahora, a fines del siglo XX, comienza una nueva y significativa etapa de la energía terrestre. Había una energía "ahorradora". Construido para que una persona no corte la rama en la que se sienta. Se ocupó de la protección de la biosfera ya severamente dañada.

Sin duda, en el futuro, paralelamente a la línea de desarrollo intensivo, la industria eléctrica recibirá amplios derechos de ciudadanía y una línea extensa: fuentes de energía dispersas de potencia no demasiado alta, pero con alta eficiencia, amigables con el medio ambiente, fáciles de usar.

Un ejemplo llamativo de esto es el rápido inicio de la energía electroquímica, que más tarde, al parecer, se complementará con la energía solar. La energía se acumula muy rápidamente, se asimila, se absorbe al máximo últimas ideas, inventos, logros de la ciencia. Esto es comprensible: la energía está literalmente conectada con Todo, y Todo se siente atraído por la energía, depende de ella.

Por tanto, la química energética, la energía del hidrógeno, las centrales espaciales, la energía sellada en antimateria, los "agujeros negros", el vacío, son sólo los hitos más llamativos, toques, líneas individuales del escenario que se escribe ante nuestros ojos y que puede ser llamado Energía Mañana.

Literatura.

1. V. I. Balanchevadze, A. I. Baranovsky y otros; ed. A. F. Dyakova. Energía hoy y mañana. – M.: Energoatomizdat, 1990. – 344 p.

2. Más que suficiente. Una visión optimista del futuro de la energía mundial / Ed. R. Clark: Per. De inglés. – M.: Energoatomizdat, 1994. – 215 p.

3. Fuentes de energía. Hechos, problemas, soluciones. - M.: Ciencia y tecnología, 1997. - 110 p.

4. Kirillin V. A. Energía. Principales problemas: En preguntas y respuestas. - M.: Saber, 1997. - 128 p.

5. Energía mundial: pronóstico de desarrollo hasta 2020 / Per. De inglés. edición Yu. N. Starshikova. - M.: Energía, 1990. - 256 p.

6. Fuentes de energía no tradicionales. - M.: Saber, 1982. - 120 p.

7. Podgorny A. N. Energía de hidrógeno. - M.: Nauka, 1988. - 96 p.

8. Recursos energéticos del mundo / Ed. P. S. Neporozhny, V. I. Popkov. – M.: Energoatomizdat, 1995. – 232 p.

9. Yudasin L.S. Energy: problemas y esperanzas. - M.: Ilustración, 1990. - 207p.

Uno de los mayores valores del mundo moderno es la electricidad. En relación con el costo creciente de los portadores de energía, la humanidad está tratando de encontrar fuentes de energía alternativas y asequibles, tendiendo a las soluciones más radicales. Algunos entusiastas se esfuerzan mucho para obtener electricidad de la nada, y sus ideas a veces parecen una locura.

información general

Durante muchos años, los científicos han estado buscando una fuente alternativa de energía eléctrica que permita generar electricidad a partir de recursos disponibles y renovables. La capacidad de extraer valiosos recursos del aire fue de interés para Tesla en el siglo XIX. Pero si los entusiastas de los siglos pasados ​​no tenían a su disposición tantas tecnologías e inventos como los investigadores modernos, hoy en día las posibilidades de implementar las ideas más complejas y locas parecen bastante reales. Hay dos formas de obtener electricidad alternativa de la atmósfera:

• gracias a los generadores de viento;
• con la ayuda de campos que impregnan la atmósfera.

La ciencia ha probado que el potencial eléctrico es capaz de acumular aire para cierto intervalo hora. Hoy en día, la atmósfera está tan impregnada de varias ondas, aparatos eléctricos, así como el campo natural de la Tierra, que los recursos energéticos se pueden obtener de ella sin mucho esfuerzo o invenciones complejas.

La forma clásica de extraer energía del aire es una turbina eólica. Su tarea es convertir la energía eólica en electricidad, que se suministra para las necesidades domésticas. Los potentes aerogeneradores se utilizan activamente en los principales países del mundo, entre ellos:

• Países Bajos;
• La Federación Rusa;

Sin embargo, una turbina eólica es capaz de alimentar solo a unos pocos aparatos eléctricos, por lo que se deben instalar enormes campos de tales sistemas para alimentar asentamientos, fábricas o plantas. Además de ventajas significativas, este método también tiene desventajas. Uno de ellos es la inconsistencia del viento, que hace imposible predecir el nivel de voltaje y la acumulación de potencial eléctrico. Entre las ventajas de los aerogeneradores se encuentran:

• operación casi silenciosa;
• sin emisiones nocivas a la atmósfera.

Realidad o mito

Cuando se trata de obtener energía del aire, la mayoría de la gente piensa que esto es una completa tontería. Sin embargo, es bastante posible extraer recursos energéticos literalmente de la nada. Además, recientemente han aparecido artículos informativos, dibujos y esquemas de instalaciones en foros temáticos que permiten realizar tal idea.

El principio de funcionamiento del sistema se explica por el hecho de que el aire contiene un porcentaje exiguo de electricidad estática, solo es necesario aprender a acumularla. Los primeros experimentos sobre la creación de una instalación de este tipo se llevaron a cabo en un pasado lejano. Como ejemplo vívido, podemos tomar al famoso científico Nikola Tesla, quien repetidamente pensó en la electricidad asequible de la nada.

El talentoso inventor dedicó mucho tiempo a este tema, pero debido a la falta de capacidad para guardar todos los experimentos e investigaciones en video, la mayoría de los valiosos descubrimientos permanecieron en el misterio. Sin embargo, los principales expertos están tratando de recrear sus desarrollos, siguiendo los registros antiguos encontrados y la evidencia de los contemporáneos. Fruto de numerosos experimentos, los científicos han construido una máquina que abre la posibilidad de extraer electricidad de la atmósfera, es decir, prácticamente de la nada.

Tesla demostró que entre la base y la placa metálica elevada existe un cierto potencial eléctrico, que es la electricidad estática. También logró determinar que este recurso se puede acumular.

Luego, el científico diseñó un complejo dispositivo capaz de almacenar una pequeña cantidad de energía eléctrica utilizando solo el potencial que hay en el aire. Por cierto, el investigador determinó que una pequeña cantidad de electricidad contenida en el aire aparece cuando la atmósfera interactúa con los rayos del sol.

Teniendo en cuenta los inventos modernos, se debe prestar atención al dispositivo de Stephen Mark. Este talentoso inventor ideó un generador toroidal que contiene mucha más electricidad y supera los diseños más simples del pasado.

La electricidad resultante es suficiente para el funcionamiento de lámparas débiles, así como para algunos electrodomésticos. El funcionamiento del generador sin reposición adicional se lleva a cabo durante un largo período de tiempo.

Circuitos simples

Si desea obtener electricidad atmosférica con sus propias manos, debe considerar varios diagramas y dibujos. Algunos de ellos son tan simples que incluso un inventor novato puede implementarlos sin mucha dificultad y crear una instalación primitiva. Es importante tener en cuenta que las redes modernas y las líneas eléctricas provocan una ionización adicional del espacio aéreo, lo que aumenta la cantidad de potencial eléctrico contenido en la atmósfera. Queda por aprender a extraerlo y acumularlo.

El esquema más simple implica el uso de la tierra como base y una placa de metal en forma de antena. Tal dispositivo puede acumular electricidad del aire y luego distribuirla para resolver problemas domésticos.

Al crear una instalación de este tipo, no es necesario utilizar dispositivos de almacenamiento o convertidores adicionales. Se establece un potencial eléctrico entre el suelo metálico y la antena, que tiende a crecer. Sin embargo, debido al valor variable, es muy problemático predecir su fuerza.

El principio de funcionamiento de un dispositivo de este tipo recuerda un poco a un rayo: cuando el potencial alcanza su punto máximo, se produce una descarga. Debido a esto, se puede extraer una cantidad impresionante de recursos útiles de la tierra y la atmósfera.

Entre las ventajas del esquema anterior, cabe destacar:

1. Facilidad de aplicación en casa. Tal experiencia se puede realizar fácilmente en un taller casero utilizando materiales y herramientas improvisados.
2. Baratura. Al crear un dispositivo, no tiene que comprar accesorios o componentes costosos. Basta con encontrar una placa de metal ordinaria con propiedades conductoras.

Sin embargo, además de las ventajas, también hay importantes desventajas. Uno de ellos es el alto peligro asociado a la imposibilidad de calcular el número aproximado de amperios y la fuerza del impulso. Además, en condiciones de funcionamiento, el sistema crea un bucle de tierra abierto que puede atraer rayos. Es por esta razón que el proyecto no ha logrado una distribución masiva.

Generador de Stephen Mark

Hay otro esquema interesante y funcional: el generador de TPU, que le permite extraer electricidad de la atmósfera. Fue inventado por el famoso explorador Stephen Mark.

Con este dispositivo, puede acumular un cierto potencial eléctrico para el mantenimiento de electrodomésticos sin usar recarga adicional. La tecnología fue patentada, lo que resultó en que cientos de entusiastas intentaran replicar la experiencia en casa. Sin embargo, debido a características específicas, no fue posible dejarlo ir a las masas.

El funcionamiento del generador Stephen Mark se lleva a cabo de acuerdo con principio sencillo: en el anillo del dispositivo se produce la formación de una resonancia de corrientes y vórtices magnéticos, que provocan la aparición de choques de corriente. Para crear un generador toroidal, debe seguir las siguientes instrucciones:

Después de completar los pasos anteriores, queda por conectar los cables, habiendo instalado un condensador de 10 microfaradios antes de eso. El circuito está alimentado por transistores y multivibradores de alta velocidad, que se seleccionan teniendo en cuenta el tamaño, el tipo de cables y otras características de diseño.

Formas de extraer energía de la tierra.

No es ningún secreto que es más fácil extraer electricidad de un ambiente sólido y húmedo. La opción más popular es el suelo, que combina medios sólidos, líquidos y gaseosos. Los minerales pequeños contienen gotas de agua y burbujas de aire. Además, hay otra unidad en el suelo: una micela (complejo de arcilla y humus), que es un sistema complejo con una diferencia de potencial.

Si la capa exterior crea una carga negativa, entonces la capa interior crea una positiva. Las micelas con carga negativa atraen iones con carga positiva a las capas superiores. Como resultado, los procesos eléctricos y electroquímicos se llevan a cabo constantemente en el suelo.

Dado que el suelo contiene electrolitos y electricidad, puede considerarse no solo como un lugar para el desarrollo de organismos vivos y cultivos, sino también como una planta de energía compacta. La mayoría de las habitaciones concentran un potencial eléctrico impresionante en este caparazón, que se suministra mediante conexión a tierra.

Actualmente existen 3 métodos para extraer energía del suelo en casa. El primero es el siguiente algoritmo: cable neutro - carga - suelo. El segundo involucra el uso de un electrodo de zinc y cobre, y el tercero usa el potencial entre el techo y el suelo.

En la primera variante, se suministra voltaje a la casa mediante dos conductores: fase y cero. El tercer conductor, puesto a tierra, crea un voltaje de 10 a 20 V, que es suficiente para dar servicio a varias bombillas.

El siguiente método se basa en obtener energía únicamente de la tierra. Para hacer esto, debe tomar dos varillas de materiales conductores, una de zinc y otra de cobre, y luego instalarlas en el suelo. Es recomendable utilizar la tierra que se encuentra en un espacio aislado.

Es problemático encontrar aparatos industriales para obtener electricistas de la tierra, porque casi nadie los vende. Pero crear una invención de este tipo con sus propias manos, siguiendo diagramas y dibujos confeccionados, es bastante realista.

Al crear un dispositivo para extraer electricidad del aire, es necesario recordar cierto peligro, que está asociado con el riesgo de aparición del principio del rayo. Para evitar consecuencias imprevistas, es importante observar la conexión correcta, la polaridad y otros puntos importantes.

Trabajar en la fabricación de un dispositivo para obtener electricidad asequible no requiere grandes costos financieros o esfuerzo. Basta con elegir un esquema simple y seguir exactamente la guía paso a paso.

Por supuesto, crear un dispositivo pesado con sus propias manos es problemático, ya que requiere circuitos más complejos y puede costar una buena suma. Pero en cuanto a la fabricación de mecanismos simples, esa tarea se puede realizar en casa.

¿Qué es la energía alternativa? Mundo moderno ofrece maneras de crear electricidad gratis. ¿Cómo hacerlo tú mismo?

Alternativa

En 1901, el famoso y brillante científico Nikola Tesla diseñó la enorme torre Wardenclyffe en Nueva York. JP Morgan se hizo cargo de la parte financiera del proyecto. Tesla quería implementar la comunicación por radio libre y suministrar electricidad gratis a la humanidad. Morgan solo esperaba comunicaciones inalámbricas internacionales.

La idea de la electricidad gratis horrorizó a los "Ases" industriales y financieros. No había gente que quisiera revoluciones en la economía mundial, todos se aferraban a las superganancias. Por lo tanto, el proyecto fue cancelado.

Entonces, ¿qué construyó Tesla? ¿Cómo iba a hacer electricidad gratis? En el siglo XXI, la idea de energía alternativa, alimentada por otras fuentes, está ganando cada vez más apoyo. Los recursos renovables de la Tierra y otros planetas actúan aquí como una especie de oponente del petróleo, el carbón, el gas.

¿Dónde se puede obtener electricidad gratis? La luz del sol, la energía del viento, la energía de la tierra, el aprovechamiento de las mareas, la energía muscular del cuerpo humano pueden cambiar el futuro del planeta. Los oleoductos y los sarcófagos de los reactores serán cosa del pasado. Muchos estados podrán liberar sus economías de la necesidad de comprar costosas fuentes de electricidad.

Se presta mucha atención a la búsqueda de fuentes de energía alternativas que sean fácilmente renovables. En las últimas décadas, la humanidad se ha preocupado por los problemas de la limpieza ambiental y la eficiencia de los recursos.

Tecnología

A continuación hay opciones para obtener electricidad gratis.

Planta eólica. Holanda propone construir un enorme parque eólico en el Mar del Norte y un parque artificial equipado equipo necesario una isla que asumirá el papel de un centro energético, distribuyendo electricidad entre 5 estados.

Arabia Saudita ha propuesto crear turbinas en forma de "cometas" y colocarlas en el aire, no en el suelo. Varios países tienen sus propios campos con aerogeneradores.

Planta de energía solar. Hay techos hechos de paneles solares en el mercado, así como paneles de vidrio fotovoltaicos que se pueden usar para revestir las paredes exteriores de las casas. Científicos estadounidenses han lanzado paneles solares en forma de tejas transparentes que se pueden usar para vidriar las ventanas y generar electricidad para el hogar.

Una batería de rayos es un acumulador de energía procedente de descargas en la atmósfera. Los rayos se redireccionan a la red eléctrica.

El generador toroidal TPU consta de 3 bobinas. El vórtice magnético y las frecuencias resonantes son la causa de la corriente. S. Mark lo inventó.

Centrales eléctricas mareomotrices: el trabajo depende de las mareas, la posición de la Tierra y la Luna.

Planta de energía térmica: el agua subterránea de alta temperatura se utiliza como recurso.

El poder de los músculos humanos: las personas también generan energía cuando se mueven, que se pueden utilizar.

Fusión termonuclear: el proceso se puede controlar. Los núcleos más pesados ​​se sintetizan a partir de los más ligeros. El método no se utiliza porque es muy peligroso.

tu propio maestro

Puedes hacer electricidad gratis con tus propias manos. Hay muchos métodos para construir dispositivos que generan energía. Todo lo que se necesita es un poco de conocimiento y habilidad. Por ejemplo:

Haga un elemento Peltier: una placa, un convertidor termoeléctrico. El calor se obtiene de una fuente de combustión, el enfriamiento lo proporciona un intercambiador de calor. Los componentes están hechos de diferentes metales.

Construya un generador que recolecte ondas de radio: condensadores emparejados, electrolíticos, película, diodos de baja potencia. Como antena se utiliza un cable aislado de 15 m. El cable de tierra está conectado a la tubería de gas y agua.

Diseñe un generador termoeléctrico: necesitará un estabilizador de voltaje, una caja, radiadores de enfriamiento, pasta térmica, placas calefactoras Peltier.

Construya una batería de rayos: antena de metal y conexión a tierra. El potencial se acumula entre los elementos del dispositivo. El método es peligroso, ya que atrae rayos, cuyo voltaje alcanza los 2000 voltios.

Método galvánico: se insertan varillas de cobre y aluminio en el suelo, a una profundidad de 0,5 m, el área entre ellas se trata con solución salina.

¿Qué otra cosa?

Entre los habituales, puedes encontrar formas bastante inusuales de generar electricidad. Recientemente, científicos de todo el mundo han estado trabajando intensamente en el desarrollo de energías alternativas. El mundo está buscando oportunidades para usarlo más ampliamente.

A continuación se muestra una breve descripción mejores formas e ideas:

Generador térmico: convierte la energía térmica en energía eléctrica. Está construido en hornos de calefacción y cocción.

Generador piezoeléctrico: funciona con energía cinética. Introducen pistas de baile, torniquetes, máquinas de ejercicio.

Nanogenerador: se utiliza la energía de las vibraciones del cuerpo humano durante el movimiento. El proceso es instantáneo. Los científicos están trabajando para combinar el trabajo de un nanogenerador y una batería solar.

Generador Kapanadze sin combustible: funciona con imanes permanentes en el rotor y bobinas bi-flare en el estator. Potencia 1-10 kW. Se tomó como base uno de los inventos de N. Tesla, pero muchos no creen en este principio. Según otra versión, la tecnología real del dispositivo se mantiene en un gran secreto.

Instalaciones experimentales que operan en el éter - un campo electromagnético. Mientras continúan las búsquedas, se prueban hipótesis, se realizan experimentos.

Los científicos han calculado que las reservas naturales utilizadas en la energía moderna pueden durar otros 60 años. Las mejores mentes están involucradas en desarrollos en esta área. En Dinamarca, la población utiliza energía eólica, que es del 25%.

En Rusia se prevén proyectos para el uso de fuentes renovables en el sistema energético en un 10%, y en Australia en un 8%. En Suiza, la mayoría votó por una transición total a energía alternativa. ¡El mundo vota por!

Foto de métodos para obtener electricidad gratis.

Durante muchos años, los científicos han estado buscando la fuente de electricidad alternativa perfecta que permitiera generar electricidad a partir de recursos renovables. Tesla estaba pensando en cómo obtener electricidad estática del aire en el siglo XIX, y ahora los científicos han llegado a la conclusión de que sí, es bastante real.

tipos de presa

La electricidad alternativa se puede extraer del aire de dos maneras:

1. generadores de viento;
2. Debido a los campos que penetran en la atmósfera.

Como sabes, el potencial eléctrico tiende a acumularse durante un cierto tiempo. Ahora la atmósfera está plagada de diversas ondas producidas por instalaciones eléctricas, aparatos, el campo natural de la Tierra. Esto nos permite decir que la electricidad del aire atmosférico se puede obtener con sus propias manos, incluso sin dispositivos ni circuitos especiales, pero a continuación hablaremos sobre las características de la producción actual para esta opción.

Foto - batería rayo

Las turbinas eólicas son una conocida fuente de energía alternativa. Funcionan convirtiendo la energía eólica en corriente. Un aerogenerador es un dispositivo que puede funcionar durante mucho tiempo y acumular energía eólica. Esta opción es ampliamente utilizada en varios países: los Países Bajos, Rusia, EE. UU. Pero, una turbina eólica puede proporcionar un número limitado de electrodomésticos Por lo tanto, se instalan campos completos de turbinas eólicas para alimentar ciudades o fábricas. Hay ventajas y desventajas en el uso de este método. En particular, el viento es una variable voluble, por lo que no se pueden predecir los niveles de voltaje y la acumulación de electricidad. Al mismo tiempo, es una fuente renovable, cuyo trabajo no daña en absoluto el medio ambiente.

Foto - molinos de viento

Video: creando electricidad a partir del aire

Cómo obtener energía del aire

El diagrama de circuito más simple no incluye dispositivos de almacenamiento ni convertidores adicionales. Básicamente, todo lo que necesitas es una antena de metal y tierra. Se establece un potencial eléctrico entre estos conductores. Se acumula con el tiempo, por lo que es un valor variable y es casi imposible calcular su fuerza. Tal dispositivo de producción de corriente funciona según el principio del rayo: después de un cierto período de tiempo, se produce una descarga de corriente (cuando el potencial ha alcanzado su máximo). Así, es posible extraer de la tierra y del aire una cantidad suficientemente grande de electricidad útil, que será suficiente para el funcionamiento de una instalación eléctrica. Su diseño se describe en detalle en la obra: "Secretos de la energía libre de la electricidad fría".

Foto - esquema

El esquema tiene su dignidad:

1. Facilidad de implementación. La experiencia se puede repetir fácilmente en casa;
2. Disponibilidad. No se necesitan accesorios, la placa de metal conductora más común es adecuada para el proyecto.

desventajas:

1. La implementación del esquema es muy peligrosa. Es imposible calcular incluso el número aproximado de amperios, sin mencionar la fuerza del pulso actual;
2. Durante el funcionamiento, se forma una especie de bucle de tierra abierto, al que atraen los rayos. Esta es una de las principales razones por las que el proyecto no "llegó a las masas": es peligroso para la vida y la producción. Un rayo a veces alcanza los 2000 voltios.

Desde este punto de vista, la electricidad gratuita producida por aerogeneradores es más segura. Sin embargo, ahora incluso puede comprar un dispositivo de este tipo (por ejemplo, el ionizador-candelabro de Chizhevsky).

Foto - Araña Chizhevsky

Pero hay otra versión del circuito de trabajo: este es un generador de TPU de electricidad del aire de Stephen Mark. Este dispositivo le permite obtener una cierta cantidad de electricidad para alimentar a varios consumidores, y lo hace sin ninguna recarga externa. La tecnología está patentada y muchos científicos ya han repetido la experiencia de Stephen Mark, pero debido a algunas características del circuito, aún no se ha puesto en uso.

El principio de funcionamiento es simple: se crea una resonancia de corrientes y vórtices magnéticos en el anillo del generador, que contribuyen a la aparición de choques de corriente en los grifos metálicos. Veamos cómo hacer un generador toroidal para obtener electricidad del aire:

En este diseño se puede considerar completo. Ahora necesitas conectar las conclusiones. Primero debe instalar un condensador de 10 microfaradios entre los terminales de tierra y tierra de retorno. Para alimentar el circuito se utilizan transistores de alta velocidad y multivibradores. Se seleccionan empíricamente, ya que sus características dependen del tamaño de la base, los tipos de alambre y algunas otras características de diseño. Para controlar el circuito, puede usar el botón de encendido estándar (ON - OFF). Para más información detallada Recomendamos ver un video sobre el generador de Stephen Mark en calidad Xvid o TVrip.

No menos sensacional descubrimiento fue el generador Kapanadze. Esta fuente de energía sin combustible se presentó en Georgia y ahora se está probando. El generador le permite extraer electricidad del aire sin el uso de recursos de terceros.

Foto: el supuesto esquema del generador Kapanadze.

En el corazón de su trabajo está la bobina de Tesla, que se encuentra en una caja especial que acumula electricidad. Hay un video de la conferencia y los experimentos en el dominio público, pero no hay documentos que realmente confirmen la existencia de esta invención. El esquema no ha sido publicado.

Generar tu propia electricidad es lo mejor que puedes hacer en la lucha por la independencia energética. Puede usar esta electricidad para abrir una puerta o garaje, encender luces exteriores, vender a la red y reducir sus costos, cargar su automóvil o incluso desconectarse por completo de la red pública. Este artículo describe algunas grandes ideas sobre cómo lograr esto.

Pasos

Parte 1

energía solar

Aprende sobre los paneles solares. Los paneles solares son una solución común con muchos beneficios. Operan en muchas partes del mundo y la opción modular se puede ampliar para satisfacer sus necesidades. Hay muchos productos bien investigados por ahí.

• Los paneles deben mirar al sur hacia la luz del sol (al norte en el hemisferio sur, cerca del ecuador). El ángulo de inclinación debe establecerse en función de la latitud en la que se encuentre. Puede usar los paneles en áreas soleadas la mayor parte del año, así como en condiciones nubladas.
• Los postes fijos se pueden instalar en una estructura separada (que puede alojar baterías y un controlador de carga) o en un techo existente. Son fáciles de instalar y mantener siempre que estén ubicados cerca del suelo y no tengan partes móviles. Los postes seguidores giran para seguir al sol y son más eficientes, pero pueden costar más que agregar un par de paneles más en los postes fijos para compensar la diferencia. Estos son artilugios mecánicos inteligentes que son fáciles de romper y tienen partes móviles que se desgastan con el tiempo.
• El hecho de que un panel solar reclame 100 vatios no significa que pueda entregarlo todo el tiempo. La potencia vendrá determinada por cómo instales el panel, por el clima, o por el hecho de que es invierno y el sol no sale muy por encima del horizonte.

1. Empieza pequeño. Compra uno o dos paneles solares para empezar. Se pueden instalar por etapas, por lo que no tiene que gastar grandes sumas desde el principio. La mayoría de los sistemas de techo son expandibles; debe prestar atención a esto al comprar. Compre un sistema que pueda crecer con sus necesidades.

   Comprenda el mantenimiento de su sistema. Como todo lo demás, si no lo cuidas, se desmorona. Decide cuánto debe durar. Un pequeño ahorro ahora puede costarle mucho más en el futuro. Invierte en cuidar tu sistema y él te cuidará a ti.

   • Trate de presupuestar los costos asociados con el mantenimiento del sistema en funcionamiento durante un largo período de tiempo. Debes evitar situaciones que te dejen sin dinero en medio de un proyecto.

2. Seleccione el tipo de sistema. Decida si desea una solución de generación de energía independiente o una solución que se pueda conectar a un sistema de distribución. Los sistemas independientes no tienen igual en autonomía, conoce la fuente de cada vatio utilizado. Los sistemas compatibles con la red le brindan estabilidad y redundancia, así como la capacidad de revender electricidad a una empresa de suministro. Si su sistema está conectado a una red pública y controla el consumo de energía como si tuviera un sistema autónomo, entonces puede incluso obtener un pequeño ingreso adicional.

   • Póngase en contacto con su compañía de suministro eléctrico y pregunte acerca de los sistemas que se pueden conectar a la red pública. Es posible que puedan proporcionar incentivos y sugerir a quién contratar para alojar su fuente confiable de electricidad.

   Parte 2

   Uso de sistemas alternativos

   1. Aprende sobre aerogeneradores. Esta es también una gran solución para muchas áreas. A veces, incluso puede ser más rentable que la energía solar.

      • Puede usar una turbina eólica casera hecha con un alternador de automóvil viejo usando planos disponibles en línea. Aunque esto no se recomienda para principiantes, es posible lograr resultados aceptables. Hay soluciones baratas listas para usar.
      • La energía eólica, sin embargo, tiene varios inconvenientes. Es posible que deba montar las turbinas demasiado alto para que funcionen de manera efectiva, y sus vecinos las considerarán una parte desagradable del paisaje. Es posible que los pájaros no los noten en absoluto... hasta que sea demasiado tarde.
      • La energía eólica requiere un viento más o menos constante. Los espacios abiertos y vacíos funcionan mejor porque tienen la menor cantidad de obstrucción del viento. La energía eólica suele ser eficaz cuando se utiliza como complemento de los sistemas de energía solar e hidroeléctrica.

      • Explore los minigeneradores hidroeléctricos. Hay varios tipos de soluciones técnicas, desde una hélice casera conectada a un generador de automóvil hasta intrincados sistemas de ingenieria mayor confiabilidad. Si tiene acceso al agua, esta puede ser una solución eficiente e independiente.

        Prueba un sistema combinado. Siempre puedes combinar cualquiera de estos sistemas para disponer de energía durante todo el año y en cantidades suficientes para tu hogar.

        Considere un generador independiente. Si no hay una red de distribución, o si desea una fuente de respaldo en caso de un corte de energía/desastre, un generador puede ser útil. Pueden funcionar con diferentes tipos de combustible y están disponibles diferentes tamaños y poder.

        • Muchos generadores son muy lentos para responder a los cambios en la carga (enchufar electrodomésticos potentes hace que la energía fluctúe).
          • Pequeño, ubicuo en tiendas de construccion Los generadores están diseñados para uso de emergencia poco frecuente. Si se utilizan como fuente principal de energía, la mayoría de las veces se rompen.
        • Los grandes generadores domésticos son caros. Funcionan con gasolina, diesel o gas licuado y suelen estar equipados con un sistema de arranque automático que los pone en marcha en el momento de la interrupción del suministro eléctrico de la red de distribución. Si elige instalar uno, asegúrese de contar con un electricista autorizado y con los códigos de construcción. Si se instala incorrectamente, puede matar a los electricistas que cortan la energía principal sin saber que también hay un generador de emergencia.
        • Los generadores para caravanas, remolques o barcos son pequeños, silenciosos, pensados ​​para un uso continuo y mucho más asequibles. Funcionan con gasolina, diésel o GLP y pueden funcionar varias horas al día durante varios años.

      • Evite los generadores de calor. Los generadores de energía térmica (TEG) o generadores combinados que producen electricidad a partir del calor, generalmente vapor, son anticuados e ineficientes. A pesar de que tienen muchos fans, debes abstenerte de usarlos.

   parte 3

   Hacer la elección correcta

   Ir de compras. Muchos fabricantes ofrecen diferentes productos y servicios en el mercado de la electricidad limpia, y algunas de sus soluciones le convienen más que otras.

   Explorar. Si usted está interesado en producto específico haga una comparación de precios antes de hablar con un proveedor.

   Pide consejo a un profesional. Encuentre a alguien en quien confíe para que lo ayude a tomar su decisión. Hay proveedores que están interesados ​​en tu proyecto, y hay quienes no. Busca en Internet una comunidad de amas de casa o similar para recibir consejos que vienen de alguien que no te va a vender nada.

   Infórmese sobre los beneficios. No se olvide de aprender acerca de locales, regionales y programas federales Beneficios al realizar tus compras. Existen muchos programas que pueden subsidiar sus costos de instalación o brindarle créditos fiscales por cambiarse a electricidad verde.

   Necesitas ayuda cualificada. No todos los contratistas o trabajadores están calificados para instalar dichos sistemas. Trabaje solo con proveedores e instaladores experimentados que estén autorizados para trabajar en su equipo.

   parte 4

   Preparándonos para lo peor

   Infórmese sobre la cobertura de seguro para propiedades más grandes. Es posible que su póliza de propiedad de vivienda actual no cubra la destrucción de su sistema en un desastre, lo que puede ser muy decepcionante.

   Conozca a un especialista en mantenimiento de sistemas de energía alternativa. Si ya has emprendido esto, no dudes en pedir ayuda.

   Plan para una fuente de energía de respaldo. Las fuentes naturales que utilizan sistemas de energía autónomos no siempre son confiables. No siempre brilla el sol, así como no siempre sopla el viento, tampoco siempre fluye el agua.

   • Utilizar un sistema conectado a la red de distribución es la solución más económica para la mayoría de las personas, especialmente para quienes ya son clientes de las empresas suministradoras de energía. Instalan un tipo de sistema (como paneles solares) y lo conectan a la red de distribución. Cuando el suministro de electricidad es insuficiente, la red cubre la deficiencia, y cuando hay un exceso de electricidad, la red compra el excedente. Grandes sistemas puede girar constantemente el medidor de electricidad en la dirección opuesta.
   • Si no hay una red de distribución cerca, puede ser mucho más costoso conectarse a ella (o incluso conectar una extensión a la casa) que generar y almacenar su propia electricidad.

   1. Más información sobre el almacenamiento de electricidad. Una solución común para el almacenamiento de electricidad fuera de la red son las baterías de plomo-ácido de carga profunda. Cada tipo de batería necesita diferentes ciclos carga, así que asegúrese de que su controlador de carga pueda manejar su tipo de batería y esté configurado correctamente.

   Parte 5

   Selección y uso de baterías.

   Utilice pilas del mismo tipo. Las baterías no deben mezclarse entre sí y, por lo general, las baterías nuevas no funcionan muy bien cuando se mezclan con las más viejas.

   Calcula cuántas baterías necesitarás. Su capacidad se calcula en amperios-hora. Para un cálculo aproximado de los kilovatios-hora, multiplique los amperios-hora por la cantidad de voltios (12 o 24 voltios) y divídalos por 1000. Para obtener los amperios-hora de los kilovatios-hora, simplemente multiplique por 1000 y divida por 12. Si su el consumo diario es de 1 kilovatio por hora, necesitará alrededor de 83 amperios de capacidad de almacenamiento de 12 voltios, pero necesitará 5 veces la cantidad calculada (suponiendo que no quiera agotar las baterías más del 20%) o alrededor de 400 amperios. horas para obtener la potencia requerida.

   1. Seleccione el tipo de batería. Hay muchos tipos de pilas y es muy importante elegir la más adecuada. Comprender lo que funciona para usted y lo que no es muy importante para el suministro de electricidad en su hogar.

      • Las más comunes son las baterías de ácido. Necesitan ser reparados (se quitan las tapas para permitir que se agregue agua destilada) y de vez en cuando necesitan ser "compensados" recargados para eliminar el azufre de las placas y mantener los frascos en más o menos el mismo estado. Con algunas baterías de alta calidad, las celdas de 2,2 voltios se pueden reemplazar independientemente de las demás si se estropean. Las baterías "libres de mantenimiento" pierden líquido a medida que liberan gas y eventualmente se secan.
      • Las baterías de gel no requieren mantenimiento y no perdonan los problemas de carga. Un cargador diseñado para baterías de ácido evaporará el gel de las placas y se formarán espacios entre el electrolito y las placas. Tan pronto como un banco entra en un estado de sobrecarga (debido a un desgaste desigual), toda la batería queda inutilizable. Estas baterías están bien como parte de un sistema pequeño, pero no son adecuadas para sistemas grandes.
      • Las baterías de electrolito absorbido son más caras que cualquier otro tipo de batería y no requieren mantenimiento. Siguen funcionando durante mucho tiempo, siempre que se carguen correctamente y no se les permita descargar demasiado. Además, no pueden filtrarse, incluso si los aplasta con un mazo (no estamos muy seguros de por qué necesitaría eso). Cuando se recargan, también liberan gas.
      • Las baterías de coche son para los coches. Las baterías de automóviles no son adecuadas para aplicaciones que requieren baterías de carga profunda.
      • Las baterías para barcos son un híbrido de una batería de arranque y una batería de carga profunda. Como compromiso, son buenos para los barcos, pero no muy buenos como fuente de electricidad para el hogar.
   2. Consejos
      • En cualquier lugar donde los sistemas de energía no estén conectados directamente al porche, el costo de conectar un nuevo edificio a la red de distribución puede exceder el costo de instalar su propio sistema de generación de energía.
      • Las baterías de carga profunda no funcionan bien si se descargan con frecuencia a más del 20 % de su capacidad. Si esto sucede, su vida útil se reducirá significativamente. Si los descarga ligera o fuertemente pero con poca frecuencia la mayor parte del tiempo, su vida se extenderá.
      • Hay muchas oportunidades para financiar la instalación del sistema, así como incentivos fiscales/operativos para algunas fuentes de energía.
      • Es posible asociarse con vecinos en un área remota y pagar conjuntamente el sistema de generación de electricidad. Cualquiera que sea el acuerdo de las partes involucradas, puede ser una fuente de cierta complejidad en el futuro. Es posible que deba crear una cooperativa de propietarios u organización similar.
      • Si esto no se justifica en rublos y kopeks, ¿se justificará en:
        • ¿Necesidad urgente (falta de sistemas de suministro de energía)?
        • ¿Paz interior?
        • ¿El cable no pasa por su propiedad?
        • ¿Como una ocasión para jactarse?
      • Hay muchos artículos en la web con mucha buena información, pero la mayor parte se centra en la venta de equipos de un proveedor en particular.
      • Si tiene acceso a agua corriente, una microplanta hidroeléctrica podría ser una mejor opción que una solución combinada de turbina solar y eólica.
      • Ensamblar los elementos del sistema no es una tarea difícil, siempre y cuando sepas manejar la electricidad.

      Advertencias

      • Si no está familiarizado con la teoría de la electricidad y no tiene conocimientos de seguridad, considere esta lista de cosas que debe aprender o transmitir a otra persona para que las haga.
        • Puede causar daños irreparables a la propiedad (quemar el cableado, dañar el techo o quemar la casa hasta los cimientos)
        • Puede causar lesiones corporales o incluso la muerte (descarga eléctrica, caída desde un techo, caída de piezas sueltas sobre las personas)
        • Las baterías pueden explotar si se cortocircuitan o se encuentran en un área sin ventilación.
        • El ácido de batería salpicado puede causar quemaduras graves y ceguera.
        • Incluso una corriente continua de esta magnitud puede detener su corazón o causar quemaduras graves si atraviesa las joyas que lleva puestas.
        • Si se conecta una fuente de alimentación adicional a través del panel de fusibles (inversor o generador), asegúrese de que haya una señal muy visible para advertir al personal de servicio de la compañía de suministro de energía al respecto. De lo contrario, pueden apagar la fuente de alimentación principal y, creyendo que el circuito está desenergizado, electrocutarse desde la fuente de respaldo.
        • Eso es interesante. Esas inocentes ruedas giratorias y esos paneles rojos pueden matarte por completo.
      • Independientemente de lo que instale, asegúrese de que su seguro de hogar lo cubra. No hay necesidad de esperar una oportunidad.
      • Consulte los códigos y reglamentos de construcción locales (SNiP).
        • Algunas personas realmente encuentran que los paneles solares "no son atractivos".
        • Algunas personas encuentran las turbinas eólicas "ruidosas" Y "no atractivas".
        • Si no tiene derechos para usar los recursos hídricos, se puede hacer una excepción en este caso.
      • Hay sistemas "todo en uno", pero por lo general son pequeños, costosos o ambos.