Лучшее из подразделений гелиоэнергетики. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

В статье сделана попытка оценить фактический потенциал восполняемой энергии и перспективы его использования. Попутно исследуются причины малой интенсивности использования восполняемой энергии на современном этапе. Большое внимание уделено практическим рекомендациям и идеям по использованию зеленой биомассы сегодня и в перспективе на будущее.

"Совершенно невозможно, очевидно бесполезно и, во всяком случае, невыгодно", именно так писали в журнале "Сын Отечества" о железной дороге (как выяснилось впоследствии - самом рентабельном из наземных видов транспорта) [1]. Нечто подобное сегодня говорят о гелиоэнергетике. Но из всех разновидностей возобновляемой энергии наибольший интерес представляет именно энергия Солнца. Другие разновидности имеют слишком малый потенциал.

Ежегодно земная поверхность поглощает 5,2х10²⁴ Дж солнечной энергии. Все созданные человеком энергосистемы мира производят ничтожную часть этой энергии. Первенство по усвоению и накоплению энергии Солнца по праву принадлежит растениям. В составе биомассы суши растения составляют 2400 млрд. т, тогда как общая масса всех животных и микроорганизмов - 23 млрд. т [2].

Еще пребывая в процессе накопления (на "корню"), зеленая биомасса приносит огромную пользу. Растения нормализуют химический состав воздуха, регулируют продвижение атмосферной и грунтовой влаги, способствуют обогащению почвы и препятствуют ее эрозии. Уже давно обнаружена прямая связь количества осадков в регионах с количеством растений, особенно деревьев.

Над лишенными зелени участками суши дожди почти не выпадают. И наоборот, наибольшее количество осадков наблюдается над большими лесами, особенно, если эти леса расположены в горах. Можно с уверенностью сказать: кто экономит на посадке леса, тот тратится на орошение полей и теряет большую часть урожая. Жители Юга и Востока Украины уже давно бьют тревогу по поводу увеличения площади опустыненных степей и зарождения пустынь вследствие ветровой эрозии.

Еще в 1946-1970 гг. во всех странах Восточной Европы (без СССР) было создано 1 млн. га новых лесов и восстановлено 3 млн. га лесов на вырубках. Но первые места по культивированию и использованию лесных насаждений занимают США (первое место в мире по производству фанеры, ДВП, канифоли и скипидара), Канада, Финляндия, Швеция, Япония и Германия. В Украине под лесом всего 13% территории страны (предпоследнее место в Восточной Европе), тогда как средний показатель по СНГ - 33,4%, для всего мира - 30%. Для сравнения, в Германии - более 30%, в Швеции - более 50%, в Японии - 66%. Мы привыкли считать Испанию пустынной засушливой страной, а ведь благодаря политике лесонасаждений под лесом находится более 50% территории Испании.

В колониальной Украине столетиями шла тотальная вырубка леса. За период с конца XVII века до 1914 г. лесистость по Харьковской и Полтавской губерниям снизилась с 18,4 до 6,8%, по Черниговской и Киевской с 37,3 до 15,3% [3]. Сегодня продолжается увеличение площадей пахотных земель и пастбищ за счет вырубки и выкорчевывания леса. Нашему сельскому хозяйству никак не хватает пахотной земли, занявшей уже более 60% территории страны, тогда как в Западной Европе обходятся 30% территории под пахотные земли.

К чему приводит приоритет коммерческих интересов над хозяйственными, мы хорошо знаем из истории: "...Людям, которые в Месопотамии, Греции, Малой Азии выкорчевывали леса для получения пахотной земли, и не снилось, что этим они положили начало нынешнему запустению этих стран, лишив их вместе с лесами центров скопления и сохранения влаги" [4].

Думаем, для того чтобы увеличить площадь и качество лесных насаждений, их надо больше использовать, в том числе для энергетики. Ведь увеличилось количество и селекционное качество пшеницы после того, как люди научились ее использовать. Так же будет и с лесами. Надо только, чтобы этим серьезным делом занимались настоящие хозяева своей земли, а не жаждущие быстро разбогатеть коммерсанты.

Прежде, чем превратиться в топливо, растения превосходно работают как материалы. Без них по-прежнему трудно обойтись в строительстве, производстве товаров и услуг. Материалы из растений прекрасно утилизируются. Единственным отходом сжигания таких материалов является пепел - ценное минеральное удобрение, добытое из-под земли самими растениями. Можно сказать, что у зеленой биомассы 4 жизни: до отделения от земли, в качестве материала, в качестве топлива и в качестве удобрения. Далее нас больше будет интересовать использование растений в качестве топлива для получения тепловой и электрической энергии.

Известны и широко используются технологии переработки древесины в горючий газ, жидкое высокооктановое топливо (синтобензин) и уголь. В качестве угля для металлургических процессов древесина применялась задолго до угольного кокса. Весь химически чистый кремний для полупроводниковых приборов получают с помощью древесного угля. На древесном угле выплавляют очень прочный металл, который к тому же и не ржавеет [5].

Бензин из древесины изготавливают путем переработки газов, выделяющихся при пиролизе (нагреве без доступ воздуха) углеродосодержащих отходов. Такой бензин уже работает в двигателях внутреннего сгорания, но настоящий бум использования синтобензина начнется с возобновлением эксплуатации на транспорте (тракторах, комбайнах) двигателей внешнего сгорания. Хотя паровые двигатели коммерчески нецелесообразны, они полнее используют топливо, не выделяют СО и обладают эксплуатационным ресурсом в полстолетия! Пока производителикоммерсанты бойкотируют производство невыгодных им паровых двигателей, умельцы могут использовать доработанные пневмои гидродвигатели, усилители вращения, золотниковые компрессоры, насосы и т.п. На базе таких импровизированных двигателей и котлов высокого давления можно изготовить мини-ТЭЦ, паромобиль, паровое судно. Сегодня пар используется на всех тепловых и атомных электростанциях, на больших судах, в качестве двигателя космических ракет.

Для отопления жилищ, нагрева воды, выработки электроэнергии сегодня применяют пиролизные котлы. В таких котлах сжигание биомассы происходит в 3 этапа и в 3 отдельных зонах котла. На 1-м этапе топливо сушится и превращается в газ, 2-й этап - сжигание газа в форсунках с подачей подогретого вторичного воздуха, 3-й этап - дожигание продуктов горения в теплоизолированной камере.

Генераторы на биомассе для непосредственного обогрева помещений уже продаются в Украине [6]. Упрощенный вариант такого устройства можно изготовить самому [7]. Более производительная техника [8] нашему среднему покупателю, увы, не по карману.

Думаем, большое будущее у производства на отечественных предприятиях теплогенераторов Free Flow, изобретенных канадскими изобретателями. Теплогенератор мощностью в 6 кВт за 8...12 ч непрерывной работы потребляет 0,01 м3 дров, а мощностью 55 кВт - 0,07 м3! Для сравнения скажем, что хваленый камин за это время может сжечь целый кубометр дров и вместо выделения тепла втянуть в дом холодный воздух с улицы.

Интересно, что абсолютно сухая древесина всех пород имеет почти одинаковый химический состав: 49,5% углерода, 6,3% водорода, 44,1% кислорода, 0,1% азота. Плотность древесного вещества у всех пород одинакова, но наличие полостей приводит к различию по породам дерева и образцам древесины (кора, ветки, листья, ствол). Обычно советуют использовать быстрорастущие виды растений (бамбук, ива, тополь), но сушить и перевозить такую биомассу - одни убытки. Тем не менее, уже есть положительный опыт употребления в качестве топлива ивовых прутьев [9]. В устном народном фольклоре ива воспета как самое плохое топливо. Но посмотрите на данные таблицы о стоимости одного кВтч электроэнергии, полученного из разных видов топлива.

И все-таки мы бы не рекомендовали садить лозу. Лучше выращивать тяжелую древесину - граб, а еще лучше - бук. Ведь бук перед сжиганием можно использовать в ка- честве материала. Кстати, в Европе так и делают. Годичный прирост фитомассы в буковых лесах Зап. Европы составляет 130...200 ц/га. Хорошую биомассу дает лещина (лесной орех), береза и садовые культуры. А вот хвойные породы в качестве топлива неэффективны: слишком много влаги и мала объемная теплотворная способность. Хвойные леса характеризуются низким приростом биомассы и повышенной пожароопасностью.

Газ из древесины уже давно использовали для производства пластмасс. Его также можно сжигать в мини-электростанциях или электроцентралях, в конвекторах (для обогрева теплиц). Излишки газа можно закачивать в газопроводы. Интересна идея использования древесного газа непосредственно для освещения. Однажды немецкий изобретатель Ауэр фон Вельсбах привел электрокомпании на грань банкротства, усовершенствовав обычную газовую горелку. Он снабдил ее сетчатым колпачком из марли, пропитанным металлическими солями. В момент зажигания марля сгорает, а соли образуют твердый остов. Этот остов уже не горит, а накаляется газом добела и ярко светится. Таким образом, сила света газовых горелок увеличилась в несколько раз, а газа они потребляли в 6 раз меньше, чем прежние. Такое газовое освещение поджигалось с помощью кнопки, регулировалось и обходилось гораздо дешевле электрического. Затем электрические компании от "горелки Ауэра" спас... сам Ауэр, который предложил заменить угольную нить в электролампе на металлическую из осмия (вольфрамовую предложил А. Лодыгин).

Как видите, в энергетике многое зависит от изобретательных людей и если постараться, то "зеленая энергетика" вполне заменит "ископаемую". При этом увеличится количество рабочих мест, а прибыли олигархов придут в норму.

Лес - уникальное природное явление, выполняющее климаторегулирующие, почвозащитные, водоохранные и водорегулирующие, оздоровительные, энергетические и эстетические функции. Никакими солнечными батареями и гелиоколлекторами лес не заменить.

Поэтому мы считаем культивирование и использование леса лучшей из разновидностей гелиоэнергетики. Наибольшее использование растительной биомассы следует ожидать там, где есть самая дешевая рабочая сила и нет ископаемых видов топлива. По несчастью (или к счастью), Украина и есть одной из таких стран, и у нас есть возможность стать страной "зеленой" энергетики - всестороннего и полного использования биомассы.

Литература:

1. Ивыч А. Приключения изобретений. - М., 1990. - 79 с.
2. Кондратов А. Справочник необходимых знаний. - М., 2001.
3. Большая Советская Энциклопедия. Т.14. - С.360.
4. Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения, изд. 2-е, т.20. - С.496.
5. Родзинский Л. Худение машин//Изобретатель и рационализатор. - 1980. №6.- С.10.
6. Готуй буллер’ян влітку - буде тепло взимку//Експрес. - 2002. - 25 июля.
7. Бородатый Ю. Народный теплогенератор: отходы вместо газа и электричества//Радіоаматор-Конструктор. - 2001. №9. - С.5.
8. Екологічні котли//Зелена енергетика. 2002. - №3. - С.2.
9. П’єхоцькі Я. Використання біомаси кущових верб у Польщі//Зелена енергетика. - 2002. - №3. - С.19.

Авторы: В. Иванив, Ю. Бородатый

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Домашние водородные батареи Lavo 29.01.2021 Австралийская компания Lavo предствила первую в мире водородную батарею для домашнего использования. Система Lavo накапливает 40 кВтч и стоит $27 тыс. Эта емкость в три раза больше, чем предлагает система Tesla Powerwall 2 при сравнительно небольшой разнице в стоимости трех установок Tesla против одной Lavo. По замыслу разработчиков, водородная батарея должна утилизировать избыточную электроэнергию от домашних солнечных батарей. Для этого у системы предусмотрены необходимые клеммы для подключения панелей. Также батарея через фильтр очистки подключается к источнику проточной воды для добычи из нее водорода. От перепадов вырабатываемого напряжения страхует встроенная литиевая батарея емкостью 5 кВтч. Все это заключено в шкаф со сторонами 1680 х 1240 х 400 мм, который весит 324 кг. Излишки электроэнергии от солнечной панели производят электролиз воды и запасают водород в специальных контейнерах с губчатым наполнителем под давлением 30 бар (на изображениях контейнеры с водородом - слева красные четыре штуки). Когда солнце не светит, водород запускается в топливную ячейку в системе и преобразуется в электричество. На выходе система Lavo способна генерировать стабильно 5 кВт, что можно расценивать как довольно низкую мощность. КПД установки разработчики оценивают как выше 50 %. Иными словами, накапливается столько же, сколько расходуется на процесс накопления или даже меньше. С другой стороны, лишняя вырабатываемая солнечными панелями энергия может быть потеряна, если нет возможности продавать ее в городскую систему по зеленому тарифу. Поэтому такая система может быть актуальной для удаленных поселений. Срок работы ключевых элементов батареи, кстати, достигает 30 лет, что оправдывает значительные капитальные затраты на установку.

Другие интересные новости:

▪ Электроны текут подобно жидкости

▪ Глобальная транспортная система с дирижаблями

▪ Процессоры MD Elite A-серии Richland

▪ Создана искусственная нервная клетка

▪ Платежные карты со встроенным сканером отпечатков пальцев

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Звонки и аудио-имитаторы. Подборка статей

▪ статья Подумаешь, бином Ньютона! Крылатое выражение

▪ статья Какую часть общей смертности в мире составляют жертвы военных действий? Подробный ответ

▪ статья Лаборант дорожной лаборатории. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Двухдиапазонная УКВ антенна. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Пеленгация магнитной антенной. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026