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:

Кратковременное голодание и работа мозга 25.11.2025

На фоне роста популярности интервального голодания многие опасаются, что отказ от еды на несколько часов может обернуться снижением концентрации, ухудшением памяти и общим "затуманиванием" сознания. Однако современные исследования позволяют иначе взглянуть на эту тему. Научный обзор, включивший свыше семидесяти независимых экспериментов и более 3,5 тысячи участников, показал: здоровые взрослые, которые не ели от десяти до двенадцати часов, выполняли когнитивные тесты так же качественно, как и те, кто принимал пищу перед испытанием. Память, скорость реакции, логическое мышление и внимание оставались на прежнем уровне, что опровергает распространенный бытовой миф. Доктор Дэвид Моро, профессор психологии из Университета Окленда в Новой Зеландии, подчеркивает, что представления о "головной туманности" во время голода часто оказываются преувеличенными. Он отмечает, что люди склонны связывать чувство голода с низкой энергией, раздражительностью и невозможностью сосредоточиться, хотя че ...>>

Умная розетка TP-Link Tapo P410M 25.11.2025

Компания TP-Link выпустила на рынок новую уличную розетку Tapo P410M. Она получила поддержку универсального стандарта Matter и стала еще одним шагом в сторону единой экосистемы умных устройств. Особенность Tapo P410M заключается в том, что она рассчитана на работу в сложных климатических условиях. Устройство функционирует при температуре от -20 до +50 °C и защищено от дождя, влаги и пыли по стандарту IP54. Благодаря этому розетка безопасно используется на открытом воздухе, будь то внутренний двор, садовая зона или наружное освещение возле дома. Компания TP-Link также акцентировала внимание на удобстве подключения. Розетка поддерживает Wi-Fi 2,4 ГГц и Bluetooth LE, что избавляет от необходимости покупать отдельный хаб. Настройка выполняется через фирменное приложение Tapo или с использованием QR-кода на корпусе, что особенно удобно при установке в труднодоступных местах. После первичной конфигурации управление устройством доступно из приложения или с помощью голосовых помощников A ...>>

Игровой монитор Sony PlayStation Gaming Monitor 24.11.2025

На презентации State of Play компания Sony представила устройство, которое может изменить представления о фирменной экосистеме PlayStation, - свой первый игровой монитор под этим брендом. PlayStation Gaming Monitor, как официально назвали новинку, ориентирован сразу на две аудитории: владельцев консолей и пользователей ПК. Для компьютерных систем, включая macOS, поддерживается частота обновления до 240 Гц с технологией переменной частоты VRR, а для консолей PlayStation 5 и PlayStation 5 Pro частота ограничена 120 Гц, что соответствует архитектуре и возможностям самих приставок. Основу устройства составляет 27-дюймовая IPS-панель с разрешением QHD 2560?1440 пикселей, обеспечивающая высокую четкость и широкий угол обзора. Отдельное внимание продукция заслужила благодаря функции, не встречавшейся ранее в мониторах Sony. В нижней части корпуса находится встроенная выдвижная док-станция для беспроводной зарядки контроллеров DualSense. Такой подход позволяет избавиться от отдельных зар ...>>

Случайная новость из Архива Волнистые транзисторы 16.02.2006 Ученые из Иллинойсского университета сделали транзисторы, подобные гармошке. Чтобы сделать полупроводниковые гармошки, ученые из Иллинойсского университета (США) во главе с профессором Йонганом Хуаном нанесли сверхтонкие полоски полупроводниковых устройств из монокристаллического кремния на стандартную кремниевую подложку. Затем с помощью травления их отрезали, получив ленты толщиной в 100 нм и сверху положили лист растянутой резины. Кремниевые полосы к нему прилипли и отделились от подложки. Когда резиновый лист сжался, получилась волнистая поверхность, похожая на меха гармони. Как и настоящую гармонь, ее можно много раз сжимать и растягивать, и это никак не сказывается на работе полупроводниковых устройств. "Растяжимые кремниевые диоды и транзисторы - лишь два примера волнистых электронных устройств, которые можно делать по нашей технологии, - говорит Йонган Хуан. - В будущем этим способом удастся формировать целые микросхемы. А пригодятся они для создания датчиков и управляющих механизмов, которые станут встраивать в искусственные мышцы или ткани человека".

Другие интересные новости:

▪ Глобальное потепление будит вулканы

▪ Стоимость автомобильной электроники возрастает

▪ Зарядка гаджетов вибрацией от ходьбы

▪ 34" IPS монитор LG 34UM95 с разрешением 3440 x 1440 точек

▪ Беспилотные роботы будут заряжать электромобили

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телевидение. Подборка статей

▪ статья Кулибин. Крылатое выражение

▪ статья Какой президент любил разыгрывать своих гостей, падая с ними на автомобиле в озеро? Подробный ответ

▪ статья Ясменник душисты. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Светящийся диск. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Универсальное микроконтроллерное зарядное устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025