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:

Полезная альтернатива утреннему кофе 12.03.2025

Многие люди не представляют свое утро без чашки крепкого кофе, однако недавнее исследование, проведенное учеными Университета Джорджии, показало, что существует более эффективный и полезный способ взбодриться. Оказывается, обычная лестница может стать отличной альтернативой утреннему кофе, обеспечивая заряд энергии и повышая работоспособность. В эксперименте приняли участие студенты, страдающие от недосыпа, которые были разделены на несколько групп. Одним давали таблетки с кофеином, другим - плацебо, третьим - содовую, а четвертым - предлагали подняться по лестнице в течение 10 минут, преодолев около 30 этажей. Результаты исследования показали, что кофеин, плацебо и содовая не оказали существенного влияния на уровень энергии и работоспособность участников. Однако физическая активность в виде подъема по лестнице привела к значительному повышению бодрости и мотивации. Ученые объясняют этот эффект тем, что физические упражнения стимулируют выработку эндорфинов - гормонов радости, ...>>

Морозоустойчивые натрий-ионные аккумуляторы 12.03.2025

Ученые Сианьского университета Цзяотун добились значительного прогресса в разработке натрий-ионных аккумуляторов, способных функционировать даже в условиях экстремального холода. Эта разработка открывает новые перспективы для использования электроники и транспорта в регионах с суровым климатом. Особенностью новых аккумуляторов является их способность работать при температуре до -40 °C, что делает их идеальными для использования в арктических условиях и в других местах с экстремально низкими температурами. В основе инновационной технологии лежит использование принципов инь и ян - объединение сильных и слабых растворителей. Такой подход позволил ученым создать прототип натрий-ионных аккумуляторов, которые сохраняют до 80% своей емкости даже при сильных морозах. В последние годы натрий-ионные аккумуляторы привлекают все большее внимание как перспективная альтернатива литий-ионным батареям. Доступность сырья и низкая стоимость делают их привлекательными для использования в электро ...>>

Автономный датчик для очистки питьевой воды 11.03.2025

Ученые разработали инновационный биосенсор, способный автономно обнаруживать и уничтожать опасные бактерии кишечной палочки (E. coli) в питьевой воде. Эта технология обещает кардинально изменить методы обеспечения безопасности воды по всему миру. Традиционные методы обнаружения бактерий, такие как культивирование и ПЦР, требуют много времени, специализированного оборудования и квалифицированного персонала. Существующие биосенсоры, хотя и быстрее, зависят от внешних источников энергии и со временем теряют эффективность. Новый биосенсор преодолевает эти ограничения благодаря уникальной трехкомпонентной системе. Ферментативный биотопливный элемент (EBFC) использует глюкозооксидазу для преобразования глюкозы в электроны и перекись водорода, обеспечивая автономное питание датчика. Фермент защищен от деградации с помощью металлоорганического каркаса. Система обнаружения на основе аптамеров (специализированных цепочек ДНК) специфически связывается с E. coli. Это вызывает электриче ...>>

Случайная новость из Архива Создана самая сильная кислота 18.07.2005 В университете Калифорнии (США) при участии сотрудников Института катализа СО РАН (Новосибирск) создана кислота, которая в миллион раз сильнее концентрированной серной кислоты. Парадокс заключается в том, что новая кислота совершенно не агрессивна по отношению к материалам. Соединение, названное карборановой кислотой, - первая "суперкислота", которую можно хранить в стеклянных бутылках. Такая мягкость новой кислоты обусловлена ее необычно высокой химической стабильностью. Как и все кислоты, новое вещество взаимодействует с другими соединениями, отдавая им положительно заряженный ион водорода. Однако оставшийся отрицательно заряженный анион так стабилен, что не вступает далее в реакцию. Но именно эта вторичная реакция весьма существенна при коррозии. Например, плавиковая кислота разъедает стекло, которое в основном состоит из диоксида кремния, благодаря тому, что ее отрицательно заряженный фтор-ион взаимодействует с кремнием, а ее ион водорода реагирует с кислородом. Новая кислота - ее формула Н(СНВ|1С111) - отличный донор иона водорода (протона), что и определяет "силу" кислоты. В ее растворе этих ионов гораздо больше, чем в серной или азотной кислоте. Однако карборановая часть кислоты, остающаяся после ухода иона водорода, содержит группу из 11 атомов углерода, образующих пространственную структуру икосаэдр (двадцатигранник). Такая структура - наиболее стабильная из существующих в химии групп атомов, что и объясняет коррозионную инертность кислоты.

Другие интересные новости:

▪ Гигантский инвазивный шершень замечен в Европе

▪ Игровой ноутбук Sirius 16 Gen 1 на Linux

▪ Применение серы в необычных полимерах

▪ Небесный сейсмограф

▪ Карманные Wi-Fi-роутеры от Meizu

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Искусство аудио. Подборка статей

▪ статья Желающего судьба ведет, не желающего тащит. Крылатое выражение

▪ статья Где были найдены первые ископаемые? Подробный ответ

▪ статья Ладьеплодник укроповидный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Принципы экономии электроэнергии. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Громкоговорящий детекторный приемник. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025