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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Оригами помогает вырабатывать электричество 28.04.2017 Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang), Ченго Ху (Chenguo Hu) из Пекинского института наноэнергетики и наносистем, Китайская Академия наук, в составе американо-китайской группы ученых, разработали легкое бумажное устройство, вдохновленное китайским и японским искусством резки бумаги, которое может собирать и хранить энергию от движений тела. О своем изобретении ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале ACS Nano. Несмотря на множество достижений в области портативных электронных устройств, одна вещь остается неизменной: рано или поздно необходимо подключить их к розетке для зарядки. между тем, аппараты вроде часов, мониторов сердца и слуховых аппаратов часто требуют лишь небольшой энергии. Как правило, они получают эту энергию от обычных перезаряжаемых батарей. Но ученые решили посмотреть, смогут ли они отделить наши небольшие энергетические потребности от розетки и получать энергию от движений тела пользователя. В последние годы Ван и другие работали над этим подходом, создавая трибоэлектрические наногенераторы (TENG), которые могут использовать механическую энергию вокруг нас, - например, нашей ходьбы, - а затем использовать ее для питания портативной электроники. Проблема в том, что большинству устройств TENG нужно несколько часов, чтобы зарядить небольшой прибор, например, датчик, и они сделаны из акрила, который весит немало. Поэтому исследователи обратились к сверхлегкой ромбической бумажной обрезке длиной несколько дюймов и покрыли ее различными материалами, чтобы превратить ее в силовой агрегат. Четыре внешние стороны, выполненные из песочной бумаги с золотым и графитовым покрытием, содержали элемент суперконденсатора для хранения энергии. Внутренние поверхности, изготовленные из бумаги и покрытые золотом и фторированной этилен-пропиленовой пленкой, содержали комбайн TENG. Достаточно нажимать на него в течение всего нескольких минут, что прибор зарядился до 1 вольта, чего достаточно для питания пульта дистанционного управления, датчика температуры или часов.

Другие интересные новости:

▪ Классическая музыка поможет сдать экзамен

▪ Всю электронику Samsung оснастят искусственным интеллектом

▪ Красные водоросли в растительном мясе успешно имитируют кровь

▪ LG тоже будет торговать музыкой

▪ Энергосбережение по способу фламинго

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Дом, приусадебное хозяйство, хобби. Подборка статей

▪ статья Сладкое бремя славы. Крылатое выражение

▪ Какие были итоги Второй мировой войны? Подробный ответ

▪ статья Перец овощной. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Приставка для измерения температуры цифровым мультиметром. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Индикатор разрядки аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026