Ветряки-стебли и плавучие электростанции: каковы новые источники энергии
Отрасль возобновляемой энергетики в России только начинает развиваться, но происходит это очень активно. Сейчас в стране действуют два крупных ветропарка мощностью 35 и 50 МВт в Ульяновской области и несколько небольших гибридных проектов в изолированных районах Якутии и Дальнего Востока.
Кроме того, в разных регионах активно строят около десятка ветростанций различной мощности. А к 2021 году за Полярным кругом планируют запустить самую крупную ветроэлектростанцию в России с установленной мощностью 201 МВт. Она разнообразит энергетический баланс северо-запада страны.
В других странах чистая энергия, которую получают от современных «зеленых» технологий (ветряные, солнечные, геотермальные и гибридные станции), уже становится неотъемлемой частью повседневной жизни людей. В условиях широкого распространения возобновляемых источников энергии неизбежно возрастает конкуренция в области технологий. Рассмотрим, какие необычные способы получения энергии уже существуют в мире.
Безлопастные ветряные электростанции
В таких установках стандартные лопасти заменены на стебли длиной 3–6 м. Они раскачиваются за счет ветра вперед-назад и превращают потоки воздуха в цикличные вихри. В дальнейшем это создает электроэнергию в генераторе переменного тока. Одна раскачивающаяся мачта высотой 2,75 м способна производить 100 Вт энергии.
По заверениям производителей, безлопастные ВЭС бесшумны, безопасны и экономичны в установке и эксплуатации. Изначально их разрабатывали специально для экономически изолированных и бедных районов Индии и стран Африки. Кроме того, новая технология компактна. Для ее размещения не нужна большая площадь.
Чистая энергия гидровибраций
Похожую технологию разработали и для применения под водой — цилиндрические стебли, которые захватывают энергию медленных течений океанов и рек. Принцип тот же, что и у безлопастных ВЭС: водные потоки заходят в основу стебля, где преобразуются в вихревые вибрации. Из них и получается электроэнергия.
Все гениальное просто: прототипом этой технологии стала рыба. Исследователи проекта VIVACE (Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy) объясняют, что рыбы во время движения изгибают свое тело так, чтобы скользить сквозь вихревые потоки, которые образуются от впереди плывущих особей. Только за счет сокращения мускулов рыбы не смогли бы продвигаться вперед с их небольшой скоростью, поэтому им приходится «кататься на волнах», которые образуются от движения их сородичей.
По оценкам создателей гидропроекта, подводная установка размером с беговую дорожку и высотой с двухэтажный дом может снабжать электроэнергией около 100 тыс. домохозяйств за счет медленных водных течений.
Плавучие солнечные электростанции
В солнечной энергетике разработчики также ведут борьбу за поиск лучших решений для оптимизации энергопроизводства. Это уже привело к созданию плавучих солнечных электростанций (СЭС). Огромные солнечные панели уже покрыли поверхности водоемов Китая, Японии, Великобритании. Это позволяет поставлять чистую энергию в десятки тысяч домов. Кроме того, испытания уже проводят и на водных территориях Нидерландов, Албании, Тайваня и др.
Девиз плавучих СЭС: «Не все крыши предназначены для солнечных панелей». Тень, помехи, недостаток пространства вынуждают искать другие локации для размещения солнечных станций и последующего производства чистой электроэнергии.
Для установки солнечных станций чаще выбирают поверхность земли или гаражные перекрытия — так называемые солнечные своды. Но массовая установка солнечных панелей уже приводит к разговорам о том, что они занимают слишком много земельной территории.
Плавучие солнечные станции по эффективности ничуть не уступают традиционным методам производства солнечной энергии. Разработчики этой технологии считают, что для размещения станций лучше всего подходят озера, бассейны рек и водоемы, так как их поверхности спокойнее.
Преимущества плавучих станций весомы: для них не требуются большие земельные участки или, что было бы еще хуже, зачистка этих территорий — вырубка ценных деревьев и целых лесов. Такие станции долговечны и могут бесперебойно работать даже в условиях критически высоких температур. Дело в том, что части солнечных установок, которые находятся в воде, способствуют охлаждению остального оборудования. Это позволяет солнечным панелям производить больше электроэнергии в условиях жаркого климата.
В настоящий момент среди негативных сторон внедрения подобных технологий отмечают высокую стоимость установки, необходимость использования специализированного оборудования, а также нехватку высококвалифицированных кадров в этой области.
Солнечная деревня
«Зеленая» энергия становится все ближе к своему конечному потребителю, что приводит к розничному потреблению чистых энерготехнологий. Те, кто всерьез задумывается о будущем планеты и негативном влиянии, которое оказывают потребители углеродоемкой энергии на окружающий мир, готовы объединяться в целые деревни и города, чтобы создать в своих жилых зонах экологически чистый рай.
На фоне этой тенденции еще 20 лет назад появился канадский проект Solar Village. Джон Вилсон, специалист по разработке программного обеспечения и изобретатель в сфере возобновляемых источников энергии, вместе со своей семьей в 2001 году начал строительство Wilson Natural Home, где все нужды членов семьи были сведены к минимуму за счет использования энергоэффективных технологий. Сейчас этот проект стал уже целой деревней, где живут и работают инноваторы, энтузиасты, просто владельцы «солнечных» домов, дизайнеры и художники разных возрастов.
Цель жителей деревни состоит в достижении 100-процентного показателя использования возобновляемых источников энергии для покрытия всех своих нужд. Затем они планируют перейти на циркулярное хозяйство, или на так называемую безотходную экономику.
В деревне электроэнергию вырабатывают из установленных на всех крышах домов солнечных панелей и небольших ветряных турбин мощностью 1 кВт. Для передвижения по деревне жители стараются больше ходить, а также использовать велосипеды и скейтборды. Но не так давно был запущен краудфандинг-проект Sonos для внедрения на территории Solar Village экологически чистого электротранспорта, который работает на энергии солнца.
Сам себе изобретатель
Помимо серьезных технологических проектов в сфере возобновляемой энергетики, которые готовы быть масштабированы на уровне стран и государственных союзов, существуют и локальные изобретения, которые пока предпочитают воспринимать как шутку, нежели как решение для перехода на возобновляемые источники энергии.
Например, в рамках европейского проекта CELSIUS была разработана технология, которая преобразовывает испаряющуюся влагу из лондонского метро в теплоэнергию для домов района Ислингтон. С поддержкой этой технологии выступал даже Борис Джонсон, который на тот момент был мэром Лондона.
Еще один способ добычи энергии изобрели в Голландии. До недавнего времени в городе Роттердам существовал танцевальный клуб Club Watt, где в пол было вмонтировано множество кристаллов. От вибраций танцзала и образуемого давления кристаллы создавали искровые заряды, которые потом преобразовывались в электроэнергию. Ее хватало для энергоснабжения всего здания.
Исследователи из Швеции нашли применение определенным протеиновым клеткам медуз, которые можно использовать для производства солнечной энергии. Оказывается, химические элементы медуз можно преобразовывать в фотоэлектрические ячейки. Сами исследователи называют эту технологию биосолнечной и утверждают, что она будет низкой по стоимости.
-------------------------------------------------------------------
Хотите оперативно узнавать о выходе других полезных материалов на сайте "ГИС-Профи"?
Подписывайтесь на нашу страницу в Facebook.
Ставьте отметку "Нравится", и актуальная информация о важнейших событиях в энергетике России и мира появится в Вашей личной новостной ленте в социальной сети.