Простые роботы на альтернативных источниках энергии

roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.

  • Список форумовМастерскаяНовичкам или основы основ роботостроения.
  • Изменить размер шрифта
  • Версия для печати
  • Магазин
  • Правила
  • Wiki
  • FAQ
  • Регистрация
  • Вход

Автономизация и альтернативные источники энергии

Автономизация и альтернативные источники энергии

STAF » 15 май 2009, 22:41

Главная проблема роботов: вечно сидеть привязанным к розетке и лишь изредка отлучатся по нужде . Хотя можно жить полноценной жизнью: ползти влево, ползти вправо, крушить все на своем пути, отдыхать в любом месте, подзаряжая аккумуляторы.
Короче давайте обсудим и соберем здесь всевозможные преобразователи энергии в электричество.

Вода; кислоты . (можно в лимонах, земле, деревьях и т.д) + медь и алюминий(лучше цинк) = 0,5 — 1 В. Работать будет пока жидкость не испарится.
Электричество из земли
Электричество из воды

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

=DeaD= » 15 май 2009, 22:50

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

MiBBiM » 15 май 2009, 23:10

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

Я’ РОБОТ » 18 май 2009, 21:32

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

galex1981 » 18 май 2009, 21:35

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

yak-40 » 18 май 2009, 21:39

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

galex1981 » 18 май 2009, 21:46

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

SERGEY_M » 18 май 2009, 22:07

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

Myp » 19 май 2009, 10:29

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

MiBBiM » 19 май 2009, 10:37

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

boez » 19 май 2009, 11:13

Хм. Красивая идея. Только наверное лучше не половинку под козырек, а с донышка вниз тепло отводить, может добавить ребрышек и небольшую крыльчатку, приводимую от того же стирлинга. Есть же вообще наладонный стирлинг, который от тепла руки работает. А верхнюю поверхность покрыть селективным покрытием, которое на солнечных коллекторах используется, там вроде равновесная температура за сотню градусов цельсия зашкаливает. КПД может получиться не такой уж и плохой. Трансмиссию только придется делать. И вообще много деталей с высокой точностью изготовления.
Получится очень медленный бот для уличного применения, который однако будет двигаться пока светит солнце, без подзарядки. Конечно поставить простую солнечную батарею проще, но стирлинг — это намного круче, практически стимпанк

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

avr123.nm.ru » 19 май 2009, 13:03

Электро генератор на ДВС — самое реальное и удельно мощное — бензин и соляра практически повсеместно доступны. За счет мощности можно большой бак с собой везти. Можно к ДВС и компрессор добавить или насос — получим пневмо гидро энергию.

Добавлено спустя 2 минуты 51 секунду:

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

setar » 09 авг 2010, 18:38

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

Michael_K » 09 авг 2010, 19:35

И что? Каков КПД? Насколько компоненты безопасны? Каковы массо-габаритные параметры?

И, очевидно, столько же энергии должно выдать солнышко (закон сохранения, мать его)?
То есть площадь такой батареи не может быть меньше 30 кв.м. (на экваторе) Интересно, сколько воды для этого нужно, сколько катализатора, какого размера топливный элемент.

Для сравнения на солнечных батареях лабораторно достигнуто КПД порядка 60%
то есть около 600ватт на квадратный метр.

Re: Автономизация и альтернативные источники энергии

avr123.nm.ru » 09 авг 2010, 19:44

Не вижу тут политики ни какой.

Если он существует и воспроизводим то они в любой момент могут бесплатно окрыть сайт и продавать этот катализатор. Пусть пока просто предлагать за дорого. Но если это реальность то тот кому это нужно может либо купить грамульку либо приехать и увидеть что он сущестует.

Могут выложить даташит и апноуты.

Ни чего от правительства и государства реальному продукту не требуется.

Учебно-исследовательская работа тема: «Альтернативные источники энергии на примере робототехники»

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ХХIV открытые научные чтения

Тема: «Альтернативные источники энергии на примере робототехники»

ученик 2 «Б» класса

ГБОУ «Школа № 000»

учитель кафедры начальной школы

ГБОУ «Школа № 000»

Контактная информация ОУ:

115580, Москва, ул. Мусы Джалиля, дом 25

Москва, 2018 год

Альтернативные источники энергии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

С детства я очень люблю роботов. Это одна из самых моих любимых игрушек! У меня есть роботы LBX: Охотник, Икар Мощь, Деку, Пандора, Икар Зеро, Ахиллес D9, Элизион, Одиссей.(Прил.1 рис.1) Совсем недавно я начал задумываться как же они работают? Тогда я узнал, что существуют батарейки, которые питают робот энергией. Но почему они перестают работать? И в голову пришла идея – возможно ли создать такой аккумулятор, который работал бы постоянно и не требовал подзарядки, можно ли получать электроэнергию, используя обычные вещи, которыми мы пользуемся каждый день.

Актуальность исследования для меня в том, что мне очень нравятся роботы и хотелось бы узнать как они могут работать дольше не используя обычные батарейки.

Объект исследования: две модели, работающие от альтернативного источника энергии.

Предмет исследования: альтернативные источники энергии.

Гипотеза: можно ли использовать самые обычные предметы ежедневного обихода для получения электроэнергии.

Цель: собрать модели, способные работать от альтернативного источника энергии.

Изучить историю создания первых роботов. Узнать какие существуют альтернативные источники энергии, их преимущества и недостатки. Собрать две модели, которые будут работать с помощью разных альтернативных источников энергии. Сравнить устройство и функциональность собранных моделей. Выбрать самый экологически чистый способ получения энергии из изученных. Подтвердить или опровергнуть гипотезу.

Методы исследования: изучение и сбор различной информации из книг, энциклопедий и сети Интернет; проведение эксперимента, наблюдение.

История создания первых роботов

Люди всегда стремились улучшить свою жизнь и увеличить свои возможности. Поэтому люди мечтали изобрести различные инструменты, механизмы, машины с целью облегчения своего труда, повышения качества и производительности. Причем данные мечты появились задолго до того, как общество получило первые представления о точных науках. Однако с чего начинались робкие шаги истории робототехники?

Начало истории роботов берет начало в I–III веках. Первые статуи богов с движущимися конечностям и головой в Древнем Египте, Вавилоне, Китае. Автоматический шар, созданный Архимедом, с отражением небесных светил. Автоматические системы Герона Александрийского для продажи святой воды. (Прил.1 рис.2)

Наиболее популярными в средние века были автоматические часовые механизмы и человеческие фигуры, которые двигались. В 1495 году по проекту Леонардо да Винчи был сконструирован механический человек. (Прил.1 рис. 3 ) В середине 1700-го часовщики Пьер-Жаке Дро и его сын Анри-Луи Дро развивали автоматические системы. От имени последнего и произошло слово «андроид». (Прил. 1 рис. 4)

В начале XX века был изобретен «Мистер Телевокс» (автор – инженер Дж. Уэнсли, США) – робот-гуманоид, выполняющий движения по команде. Еще один робот – «Естествоиспытатель» (доктор Нисимура Макота) – андроид, положивший начало японской истории роботостроения. Умел двигать конечностями и головой (Прил.1 рис.5)

Двухтысячные годы ознаменовались выпуском андроидов и гуманоидов, например, iCub – этот робот-ребенок появился в 2004 году благодаря проекту RobotCub Consortium с целью проверки теории о когнитивном познании. iCub — один их самых совершенных гуманоидных роботов во всём мире с точки зрения когнитивных способностей, мехатроники и возможностей для исследований. Этот робот создан Итальянским Институтом Технологий (IIT) в рамкам программы по Когнитивным Системам и Робототехнике Европейской Комиссии, в которой принимают участие более двух десятков ведущих лабораторий. (Прил.1 рис.6)

Робототехника представляет собой естественное логическое продолжение техники как явления. Сейчас роботы постепенно вытесняют человека из многих сфер его деятельности, предоставляя взамен все новые возможности для приложения усилий: просмотр кинофильмов, подводные погружения, компьютерные игры и т. д.

Предметом робототехники является создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем и комплексов различного назначения.( Прил. 1 рис.7-8)

Альтернативные источники энергии

Альтернативные источники энергии – это получение энергии не из ее традиционных источников (уголь, нефть, газ), а из возобновляемых источников, использующих энергию солнца, ветра, приливов и отливов.

Существуют 3 наиболее распространённых вида альтернативных источников энергии: солнечная энергия, ветряная энергия и водная энергия.

Солнечная энергия — это энергия солнца.

Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце – это не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии.

Солнце обеспечивает нас в 10 000 раз большим количеством бесплатной энергии, чем фактически используется во всем мире. В наше время практически каждый может собрать и получить в свое распоряжение свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях. Солнечные батареи состоят из набора солнечных элементов, которые непосредственно преобразуют солнечную энергию в электрическую. (Прил.1 рис. 9)
Ветряная энергия — это энергия, получаемая из ветра. Для преобразования энергии ветра в электрическую энергию служат ветряные электростанции (мельницы, ветрогенераторы).

Принцип работы ветрогенератора элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь передаётся ротору электрического генератора.(Прил.1 рис.10)

Водная энергия — это энергия воды (отливы и приливы).

Вода – источник жизни на земле. Это одно из самых уникальных и удивительных явлений на нашей планете, обладающее множеством уникальных свойств, использование которых может быть очень выгодно и полезно для человека. Энергия воды, ровно как и энергия солнца или воздуха, является возобновляемым источником энергии.

Итак, энергия воды, пожалуй, одна из первых энергий, которую люди научились использовать в своих целях. Вспомнить хотя бы первые речные мельницы. Принцип их работы прост и в то же время гениален: движущийся поток воды вращает колесо, преобразуя кинетическую энергию воды в механическую работу колеса. По сути все современные гидроэлектростанции работают именно так же. С одним важным дополнением: далее механическая энергия преобразуется в электрическую. (Прил. 1 рис.11-12)

Альтернативные источники энергии обладают рядом преимуществ по сравнении с традиционными способами производства энергии:

экологичность Ї при использовании оборудования отсутствуют какие-либо выбросы вредных веществ, загрязняющих окружающую среду;

возможность установки в удалённых точках планеты, не оснащённых линиями электропередач;

Но существуют и недостатки нетрадиционной энергетики, использующей энергию природных явлений, является непостоянство этих природных явлений.

непостоянность — ветер может в любой момент стихнуть, солнце закрыться тучами, высота приливов уменьшиться. Из-за этого возникает необходимость в избыточном накоплении энергии, чтобы была возможность эти «моменты простоя» преодолеть за счет запасов.
немалая стоимость – дорогостоящее оборудование.
опасность для живой природы — вертящиеся лопасти турбины представляют потенциальную опасность для неких видов живых организмов. По статистике, лопасти каждой установленной турбины являются предпосылкой погибели не менее 4 особей птиц в год.
шумовое загрязнение — шум, производимый «ветряками», может причинять беспокойство, как животным, так и людям, живущим вблизи.

На примере двух собранных моделей я покажу наглядно работу альтернативных источников энергии:

Робот, работающий на солнечной батарее. (Прил. 2 рис. 1)

Для сборки робота мне потребовались: солнечная батарея, электродвигатель, пластмассовые детали конструктора.

Картофельные часы. (Прил.2 рис.2, рис.3, рис.4)

Для сборки часов мне потребовались: картофель (яблоки и лимоны), циферблат с проводами, соединительный провод, медные и цинковые палочки.

И так, я собрал две модели. Как же они работают?

В первом примере я изучал альтернативную энергию — энергию солнца. Как это работает? Робот-игрушка будет двигаться благодаря солнечной энергии. На солнечную батарею попадают солнечные лучи, образуется электроэнергия, приводящая в движение электродвигатель, который в свою очередь приводит в движение шестерёнки, а шестерёнки приводят в движение части робота.

Во втором примере я использовал для получения энергии обычный картофель, яблоки и лимоны. Как это работает? Весь секрет и принцип работы картофельных часов заключается в том, что собственно в картофеле (а также в яблоках и лимонах) содержится много воды и электролитов. При подключении т. е всовывание разнородных (цинковых и медных) электродов в мякоть овоща или фруктов, запускается цепочка окислительно-восстановительных реакций. Таким образом начинает протекать гальванический электрический ток низкого напряжения и часы начинают работать. Часы будут работать пока не сгниют овощи или фрукты.

Первая и вторая модель работают от альтернативных источников энергии, только в первом случае вырабатывается намного больше энергии за счет солнечных пластин и солнца, чем от энергии овощей и фруктов.

В работе над проектом я познакомился с историей создания первых роботов и работой различных альтернативных источников энергии. После изучения различных источников информации, я собрал две модели, работающие от альтернативных источников энергии

На практике я рассмотрел два источника:

Солнечная энергия. Энергия фруктов и овощей.

Однако, трудно сказать, какой из них более безопасный для природы, так как оба из них природные источники. Но сравнив их, я пришел с следующим выводам:

1. Первый источник энергии (солнечная энергия) вырабатывает намного больше энергии за счет солнечных пластин и солнца, чем второй источник энергии (овощи и фрукты).

2. На сборку первого источника энергии я потратил намного больше денежных средств и времени, чем на второй источник энергии.

3. Для первого источника энергии нужно покупать оборудование в специализированных магазинах (солнечные пластины), а второй источник энергии (овощи и фрукты) есть в каждом доме.

В начале исследования я предположил, что можно использовать самые обычные предметы обихода для получения энергии и, проведя эксперимент, таким источником оказались овощи и фрукты, которые можно встретить в любом доме, в любой семье. Моя гипотеза полностью подтвердилась.

1. История роботов: от чертежа Да Винчи до Aiko Chihira

2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ РОБОТОТЕХНИКИ Иван Деменков 10.07.2014 (статья) http://roboreview. ru/nauka-o-robotah/istoriya-razvitiya-robototehniki. html

3. Робототехника. История и перспективы. , .

4. Энергетика древней Руси (статья).

5. 22 удивительных проекта альтернативной энергетики (статья)
https://ru. insider. pro/technologies/2016-06-30/22-udivitelnykh-proekta-alternativnoi-energetiki/

6. Альтернативные источники энергии. , .

7. Альтернативные источники энергии. .

8. Энергоресурсы — альтернативные источники и энергосберегающие технологии. Яна Киселева, Елена Рудская.

Механическая кузница Герона Александрийского

Проект Леонардо да Винчи – механический человек (1495 г.)

В середине 1700-го часовщики Пьер-Жаке Дро и его сын Анри-Луи Дро развивали автоматические системы. От имени последнего и произошло слово «андроид».

Робот – «Естествоиспытатель» – андроид, положивший начало японской истории роботостроения. Умел двигать конечностями и головой

iCub – гуманоидный робот-ребенок

Солнечные панели 15-мегаватной электростанции.

Роботы и энергетика: три точки соприкосновения

На текущем витке развития робототехники автономность постулируется как один из краеугольных камней. Независимо от локомоционной системы, в каждом роботе есть источник или аккумулятор энергии, и от того, насколько этот источник эффективно используется, напрямую зависит, как долго робот сможет выполнять ту или иную задачу.

Часто на демонстрационных видео из лабораторий заметно, как к «мобильному» роботу тянутся толстые силовые кабели. Причина проста: на данный момент не удалось создать достаточно емкого, компактного, безопасного и недорогого источника питания. В начале октября основатель iRobot Родни Брукс (Rodney Brooks), выступая на конференции Techonomy Detroit, провел параллель между автономными автомобилями и роботами [1]. Я бы дополнил, что автомобильная промышленность является мощным драйвером развития робототехнических технологий по ряду направлений. Усилия ведущих автомобильных концернов также направлены на внедрение альтернативных двигательных установок. Все чаще, особенно в Европе и США, на дорогах встречаются гибриды и электрокары. Пусть в этом случае мотивацией являются экологичность и ограниченные запасы нефти, разрабатываемые мощные и компактные электрические аккумуляторы смогут послужить и робототехнике. Да, соперничать по удельной энергоемкости с бензином пока не получается, но приведу один пример. Буквально нашумевшая разработка американской компании Boston Dynamics — четырехногий робот Big Dog — так и не нашел применения в армии США именно из-за уникальных демаскирующих характеристик установленного на нем двигателя внутреннего сгорания [2] .

Очевидно, что важно не то, сколько энергии вы смогли запасти, а как вы ее будете расходовать. И по этому направлению в робототехнике ведется активная работа. Оптимизируются как сами конструкции, так и алгоритмы управления движением робота, внедряются системы рекуперации энергии.

Мировым рекордсменом по затратам энергии ходьбу является Ranger, созданный в Корнуэльском университете и прошедший 65,2 км от одного заряда 16-Вт Li-ion батареи [3]. Такой эффект был достигнут за счет специальной кинематической схемы робота, а расплатиться пришлось средней скоростью в 0,59 м/с. Более практичным способом является модификация конструкции путем внесения последовательных и параллельных эластичных актюаторов, или, попросту, пружин. Известен, например, робототехнический протез RoboKnee [4].

Аналогичные принципы пытаются внедрить и в промышленную робототехнику, закрепляя пружины в характерных точках манипуляторов. Так, ведущие робототехнические компании устанавливают пневматические или иные компенсаторы нагрузки на самые тяжелые звенья манипуляторов. И действительно, такого рода оптимизация важна не только в мобильных роботах, ведь даже снижение энергозатрат на несколько процентов в масштабах непрерывной работы целой линии в течение года дает солидную экономию. Как здесь снова не вспомнить автомобильную промышленность. Справедливости ради скажу, что актуально это не во всех отраслях. Кто, например, считает киловатты на роботов в цехах, где в открытых котлах плавится металл?

Однако энергоэффективность роботов обеспечивается не только за счет «железа». Умная математика здесь как нельзя кстати. Я имею в виду и соответствующие алгоритмы планирования траекторий движения роботов, и в целом алгоритмы управления, снижающие нагрузку на вычислительную, передающую информацию и сенсорную системы, что особенно актуально в мобильной робототехнике.

Третья точка соприкосновения робототехники и энергетики кажется более экзотичной, но не менее важной. Все больше роботов создается специально для получения энергии из альтернативных источников. Приведу лишь несколько примеров.

В 2012 г. американский стартап QBotix выпустил роботизированную станцию для ориентации солнечных батарей. По заверениям компании, это решение снижает стоимость производства энергии от солнца на 20%. А уже в октябре этого года по новостным лентам прошли сообщения о компании Alion Energy, создавшей тандем роботов для установки солнечных панелей (ROVER) и их регулярной очистки (SPOT) [5]. Специалисты посчитали, что с 2008 г. сами панели подешевели на 70%, а вот стоимость сервиса не изменилась. Их решение делает установку на 50% дешевле, а очистка повышает КПД системы на 12,5% [6] .

Трудятся роботы и в производстве электроэнергии за счет волн и приливных течений. Упомяну автономный роботизированный буй PowerBuoy от компании Ocean Power Technologies [7]. Эта система трансформирует и запасает энергию от вертикальных механических колебаний на волнах надводной части по отношению к установленному под водой якорю. Она способна выдавать в пике до 2400 кВт, превосходя по энергетической плотности (но не по удельной стоимости) солнечные батареи или ветряные станции. Другой принцип используется в линейке проектов от Bourne Energy. По сути, это полноценные автономные роботы с погружаемой под воду огромной турбиной, приводимой во вращение течениями.

«Зеленый» курс: какое будущее ждет альтернативные источники энергии

Что такое альтернативные источники энергии

Возобновляемую энергию получают из устойчивых источников, таких как гидроэнергия, энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса и энергия приливов и отливов. В отличие от ископаемых видов топлива — например, нефти, природного газа, угля и урановой руды, эти источники энергии не истощаются, поэтому их называют возобновляемыми. Только за 2019 год по всему миру установлено объектов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) общей мощностью 200 ГВт.

Виды альтернативных источников энергии

1. Солнечная энергия

Солнце — главный источник энергии на Земле, ведь около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых территориях преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников — в основном, кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.

Солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Для наибольшей эффективности их стоит устанавливать под определенным углом — чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.

2. Энергия ветра

Использование ветра в качестве движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для помола муки, лесопильных работ) и в качестве насосной или водоподъемной станции. Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Сначала они превращают кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.

Ветроэнергетика является одной из самых быстроразвивающихся технологий возобновляемой энергетики. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству энергии ветра на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.

3. Энергия воды

Еще в древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы применялись в Европе на лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. С конца XIX века энергию воды активно используют для получения электроэнергии.

4. Геотермальная энергия

Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены недалеко к поверхности земной коры.

5. Биоэнергетика

Биоэнергетика универсальна. Тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом в качестве возобновляемого сырья используются отходы растительного и животного происхождения.

6. Энергия приливов и отливов

Приливы и волны — еще один способ получения энергии. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Таким образом для получения электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур у морских волн. Исследования в этой области еще ведутся, но специалисты уже подсчитали — только побережье Европы может ежегодно генерировать энергии в объеме более 280 ТВт·ч, что составляет половину энергопотребления Германии.

Как разные страны мира выполняют планы по энергопереходу

Страны по всему миру поставили себе амбициозные задачи по переходу на возобновляемую энергию. Цели стали частью и Парижского соглашения — к 2030 году решения с нулевым выбросом углерода могут быть конкурентоспособными в секторах, на которые приходится более 70% глобальных выбросов. Сделать это планируется за счет энергетического перехода — процесса замены угольной экономики возобновляемой энергетикой. В 2020 году, несмотря на пандемию и экономическую рецессию, многие города, страны и компании продолжали объявлять или осуществлять планы по декарбонизации.

Ожидается, что в 2021 году Индия внесет самый большой вклад в развитие возобновляемой энергетики. Здесь планируют запустить ряд ветряных и солнечных проектов.

В Евросоюзе также прогнозируется скачок в приросте мощностей в 2021 году. Здесь даже в условиях пандемии не забывают о Green Deal — крупнейшей в истории ЕС коррекции экономического курса. Цель проекта — сформировать в ЕС углеродно-нейтральное пространство к 2030 году. Для этого планируется сократить на 40% объем выбросов парниковых газов от уровня 1990 года и увеличить долю энергии из возобновляемых источников до 32% в общей структуре энергопотребления. Как посчитала Еврокомиссия, достичь этих задач можно будет с помощью ежегодных инвестиций в размере €260 млрд. Доля ВИЭ в энергосистеме ЕС также постоянно растет. Так, около 40% электроэнергии в первом полугодии 2020 года в ЕС было произведено из возобновляемых источников.

Пока же в лидерах инвестиций в развитие возобновляемой энергетики — Китай, США, Япония и Великобритания. С тех пор, как BloombergNEF начал отслеживать эти данные, глобальные инвестиции в ветровую и солнечную энергетику, биотопливо, биомассу и отходы, малую гидроэлектроэнергетику увеличились почти на порядок. В годовом выражении вложения в чистую энергию выросли с $33 млрд до более чем $300 млрд за 20 лет.

Китай за десять лет стал главным производителем оборудования для возобновляемой энергетики. В первую очередь, речь идет о солнечных панелях. Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей — это китайские компании. В целом развитие технологий удешевило стоимость строительства новых объектов ВИЭ. Это приближает планы Китая стать углеродно нейтральным к 2060 году.

Серьезных шагов в сторону энергоперехода ожидают и от президента США Джо Байдена. Он не только вернул страну в Парижское соглашение, но и заявил о том, что намерен добиться чистых выбросов парниковых газов и перехода на 100% экологичной энергии к 2050 году.

Также к 2050 году планируют использовать только ВИЭ Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Великобритания. Прошедший 2020 год уже стал самым экологичным для энергосистемы Великобритании со времен промышленной революции. Страна целых 67 дней смогла обходиться без угля. От традиционных источников энергии Британия планирует отказаться уже к 2025 году.

Активно развиваются ВИЭ в Испании — по прогнозам, сектор только солнечной энергетики в стране будет расти примерно вдвое быстрее, чем в Германии.

В 2020 году Шотландия получила 97% электроэнергии из возобновляемых источников. С помощью произведенной «зеленой» энергии получилось обеспечить электронужды более чем 7 млн домохозяйств. Шотландия планирует стать углеродной нейтральной уже к 2030 году.

Этот же год выбран временем полного отказа от традиционной энергетики для Австрии, а Саудовская Аравия запланировала к 2030 году получать 50% электроэнергии от ВИЭ.

Геотермальная энергия в Рейкьявике и солнечные батареи для Берлина

Отдельные города по всему миру также стремятся стать климатически нейтральными. По данным CDP, из более чем 570 городов мира, по которым ведется статистика, более 100 получают по крайней мере 70% электроэнергии из возобновляемых источников — энергии воды, геотермальной, солнечной и ветровой энергии.

В списке присутствуют такие города, как Окленд, Найроби, Осло, Сиэтл, Ванкувер, Рейкьявик, Порту, Базель, Богота и другие.

Например, Берлингтон (штат Вермонт, США) уже получает 100% электроэнергии от ветра, солнца, воды и биомассы. Вся электроэнергия Рейкьявика производится за счет гидроэлектростанций и геотермальных источников. К 2040 году весь общественный и личный транспорт столицы должен стать свободным от ископаемого топлива.

100% энергии из возобновляемых источников для швейцарского Базеля обеспечивает собственная энергоснабжающая компания. Большая часть электроэнергии поступает от гидроэнергетики и 10% — от ветра. В мае 2017 года Швейцария проголосовала за постепенный отказ от атомной энергетики в пользу ВИЭ.

Мировые столицы также не остаются в стороне. Например, Сенат Берлина утвердил план мероприятий по развитию солнечной энергетики в столице Германии «Masterplan Solarcity». В соответствии с общей стратегией развития города Берлин должен стать климатически нейтральным к 2050 году. В конце 2018 года в Берлине работали солнечных электростанций, которые покрывали 0,7% потребления электроэнергии, к 2050 году 25% энергопотребления города будут обеспечиваться за счет солнечной энергетики.

«Мы продвигаем расширение возобновляемых источников энергии в Берлине. Сейчас на рассмотрении Сената столицы находятся два законопроекта. Закон о солнечной энергии обязывает владельцев частных домов устанавливать солнечные системы на крышах. Законопроект Администрации по окружающей среде и климату сделает использование солнечной энергии в общественных зданиях обязательным уже в 2023 году. Это радикально сократит выбросы CO2 в Берлине», — рассказала руководитель фракции «Зеленые» в берлинском Сенате Зильке Гебель.

Как бизнес формирует положительный имидж, инвестируя в ВИЭ

Компании по всему миру также создают стратегии и определяют «зеленые» цели, которых они хотят достичь в течение определенного периода времени. Появилось осознание: нужно действовать ответственно и подавать экологичный пример потребителям. Конечно, использование ВИЭ может не только помочь в формировании положительного имиджа для компаний, но и снизить затраты на электроэнергию.

Так, новые серверы Facebook, а также компания General Motors будут получать энергию от солнечной электростанции. Ее строят в штате Кентукки в рамках масштабной программы Green Invest.

IKEA запланировала производить больше электроэнергии на основе возобновляемых источников, чем она потребляет, к 2030 году. В 14 странах на магазинах размещены 920 тыс. солнечных панелей, а также более 530 ветряных турбин. Ingka, материнская компания IKEA, инвестировала около $2,8 млрд в различные проекты ВИЭ и стала владельцем 1,7 ГВт мощностей. Она также продолжит вкладывать средства в строительство ветропарков и солнечных электростанций.

Химический концерн BASF будет постепенно переходить на возобновляемые источники энергии, а также планирует инвестировать в ветропарки.

Компания Intel получает энергию от ветра, солнца, воды и биомассы. С 2012 года Intel инвестировал $185 млн в 2 000 проектов по энергосбережению, а 100% электроэнергии, потребляемой корпорацией в США и ЕС, поступает из ВИЭ.

Apple также ставит перед собой цель стать углеродно нейтральной. Она приобрела несколько солнечных ферм, обеспечивая устойчивую энергию для своих центров обработки данных. С 2018 года все розничные магазины, офисы и центры обработки данных Apple работают на 100% возобновляемой энергии.

Microsoft ежегодно использует более 1,3 млрд. кВт·ч «зеленой» энергии при разработке ПО, работы центров обработки данных и производства. Компания обязалась сократить выбросы углекислого газа на 75% к 2030 году.

ТОП-10 нестандартных источников альтернативной энергии

Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.

1. Летающий ветрогенератор

Buoyant Airborne Turbine (BAT), огромный аэростат с ветряной турбиной, может набирать высоту до 600 метров. На этом уровне скорость ветра значительно выше, чем у поверхности земли, что позволяет удвоить выработку энергии.

2. Волновая электростанция

Oyster Желтый поплавок — надводная часть насоса, который находится на 15-метровой глубине в полукилометре от берега. Используя энергию волн, Oyster («Устрица») перегоняет воду на вполне обычную гидроэлектростанцию, расположенную на суше. Система способна вырабатывать до 800 кВт электроэнергии, обеспечивая светом и теплом до 80 домов.

3. Биотопливо на основе водорослей

Водоросли содержат до 75% натуральных масел, растут очень быстро, не нуждаются в пахотных землях или воде для полива. С одного акра (4047 кв. м.) «морской травы» можно получить от 18 до 27 тысяч литров биотоплива в год. Для сравнения: сахарный тростник при тех же исходных дает лишь 3600 литров биоэтанола.

4. Солнечные батареи в оконных стеклах

Стандартные солнечные батареи преобразуют энергию Солнца в электричество с эффективностью 10−20%, а их эксплуатация довольно затратна. Но недавно ученые из университета Калифорнии разработали прозрачные панели на основе относительно недорогого пластика. Батареи черпают энергию из инфракрасного света и могут заменить обычные оконные стекла.

5. Вулканическое электричество

Принцип работы геотермальной электростанции такой же, как и у теплоэлектростанции, только вместо угля используется тепло земных недр. Для добычи этого вида энергии идеальны районы с высокой вулканической активностью, где магма подходит близко к поверхности.

6. Сферическая солнечная батарея

Даже в облачный день заполненный жидкостью стеклянный шар Betaray работает в четыре раза эффективнее, чем обычная солнечная батарея. И даже в ясную ночь сфера не дремлет, извлекая энергию из лунного света.

7. Вирус М13

Ученым Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (Калифорния) удалось модифицировать вирус-бактериофаг М13 так, что он создает электрический заряд при механической деформации материала. Чтобы получить электричество, достаточно нажать на кнопку или провести пальцем по дисплею. Впрочем, пока максимальный заряд, который удалось получить «инфекционным путем», равен возможностям четверти микропальчиковой батарейки.

8. Торий

Торий — радиоактивный металл, похожий на уран, но способный давать в 90 раз больше энергии при распаде. В природе он встречается в 3-4 раза чаще, чем уран, а всего один грамм вещества по количеству выделяемого тепла эквивалентен 7400 галлонам (33640 литрам) бензина. 8 грамм тория хватит, чтобы автомобиль мог ехать более 100 лет или 1,6 млн км без дозаправки. В общем, компания Laser Power Systems объявила о начале работ над ториевым двигателем. Посмотрим-с!

9. Микроволновый двигатель

Как известно, космический корабль получает импульс для взлета за счет выброса и сгорания ракетного топлива. Основы физики попытался перечеркнуть Роджер Шойер. Его двигатель EMDrive (мы о нем писали) не нуждается в горючем, создавая тягу с помощью микроволн, которые отражаются от внутренних стенок герметичного контейнера. Впереди еще долгий путь: силы тяги такого мотора не хватает даже для того, чтобы сбросить со стола монету.

10. Международный экспериментальный термоядерный реактор

Предназначение ITER— воссоздать процессы, происходящие внутри звезд. В противовес расщеплению ядра речь идет о безопасном и безотходном синтезе двух элементов. Получив 50 мегаватт энергии, ITER вернет 500 мегаватт — достаточно, чтобы обеспечить электричеством 130 000 домов. Запуск реактора, базирующегося на юге Франции, произойдет в начале 2030-х, а подключить его к энергетической сети получится не раньше 2040 года.

  • 5038 просмотров

Материалы по теме

А вот ещё:

10 мест на Земле, где огонь полыхает веками

Самовозгорание, к счастью, довольно редкое явление, иначе наша планета была бы гораздо более горячим местечком. Тем не менее, оно случается в скоплениях горючих полезных ископаемых – например, залежах угля или торфа, а также источниках природного газа. Кроме того, всё это добро могут по неосторожности поджечь и люди, а потом удивляться – почему проходят сотни лет, а оно всё не гаснет?

Представляем вам десять мест на Земле, где странным образом огонь пылает веками. В некоторых случаях его поддерживают сами люди, а в других пытались потушить — совершенно безуспешно. Никаких чудес, просто невообразимое количество топлива и воля случая.

1) Горящая Гора около небольшого австралийского городка Винген не впечатляет размерами – лишь 653 метра в высоту. Зато до 1830 года она считалась единственным активным вулканом Австралии! Пока не выяснилось, что горит в ней всё-таки уголь – правда, уже на протяжение 6 тысяч лет, выгорая примерно на 1 метр в год.

2) Гора Химера в Турции, она же Янарташ, горит ещё с тех времён, когда на том месте располагалось древнее государство Ликия – около тысячи лет до н.э. Огни Химеры питает метан, и в древние времена они были настолько высоки и ярки, что на них, как на маяк, ориентировались корабли.

3) Угольный бассейн неподалёку от индийского города Джария – отличный пример того, что «вечный огонь» может пылать не только за счёт газа. Это не скромный огонёк для привлечения туристов – это сеть чудовищных пожаров, которые не удалось потушить никаким количеством воды, песка и химикатов. Первый из них возник в 1916 году, и по данным экспертов, запасы угля Джарии будут гореть ещё около 4 тысяч лет.

4) В парке Чеснат Ридж штата Нью-Йорк источник «вечного пламени» находится под водопадом, создавая красивое сочетание огня и воды. Источник горит благодаря высокой концентрации этана и пропана, и периодически гаснет, но смотрители каждый раз разжигают его заново для привлечения туристов.

5) Дымящиеся Холмы расположены на востоке мыса Батерст на северо-западном побережье Канады, они были открыты английским мореплавателем Джоном Франклином в 1826 году. Холмы почти целиком состоят из горючих углеводородных сланцев, вероятнее всего самовозгоревшихся, а потому дым над ними клубится не первое столетие.

6) Пещера Воды и Пламени в Тайване – на самом деле не пещера, а скала с богатым источником метана, расположенным около грязевого вулкана. Подземный газ горит уже около трёхсот лет и пару столетий назад достигал трёхметровой высоты.

7) Мрапен – священное пламя, попавшее в индонезийский фольклор. Однажды крохотную деревню Мрапен посетила группа монахов во главе с Сунаном Калиджагой – одним из святых ислама. Люди замёрзли, и тогда Калиджага ткнул палкой в землю, а из-под неё вырвался огонь. Легенда легендой, но подземный газ питает пламя Мрапена минимум пятьсот лет, его не может потушить ни дождь, ни ветер.

8) Ещё одна «горящая гора», Brennender Berg, расположена в Германии, у городской черты Саарбрюккена, столицы земли Саар. Доподлинно неизвестно, кто именно её поджёг в 1688 году – по слухам, пара желающих согреться пастухов – но угольный пласт в ней стабильно горит и по сей день.

9) Баба-Гургур – крупное нефтяное месторождение возле иракского города Киркук. Горит на нём всё же не нефть, а газ – но на протяжении минимум 4 тысяч лет. Этот вечный пожар упоминали в своих трудах Геродот и Плутарх, и он же вероятнее всего был той самой «огненной печью», в которую Навуходоносор приказал кинуть трёх отроков за отказ поклоняться золотому идолу.

10) Храм Джваламукхи входит в число наиболее значимых шактийских гималайских храмов, где поклоняются первоэлементу огня. Природный газ горит в нём небольшим голубым пламенем, привлекая десятки тысяч посетителей каждый год.

Альтернативные источники энергии. Часть 1 — Введение

От редакции РЛ

Издательство Наука и Техника любезно позволило опубликовать ряд глав из новой книги В. Германович, А. Турилин «Альтернативные источники энергии. Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли, биомассы».

Сегодня Радиолоцман начинает знакомить своих читателей с наиболее интересными фрагментами.

Заказать книгу можно в интернет-магазине издательства

Традиционные источники энергии, построенные на базе использования нефти и газа, не всегда доступны или нас не удовлетворяют. Кроме того, они иссекаемы. А ветер, Солнце, реки, океаны и моря обладают неисчерпаемыми запасами энергии. Доступна в неограниченных количествах и биомасса.

Порой использование традиционных источников или дорого, или они расположены так далеко от загородного дома, что коммуникации проложить невозможно. В этих случаях стоит задача электроэнергию и тепло получить на месте его использования. Это совершенно реально, да и экономически выгодно.

Книга рассказывает об использовании солнечного излучения, механической энергии ветра, течения рек, приливов и отливов морей и океанов, геотермальной энергии Земли, биомассы для получения электроэнергии и тепла.

Книга предназначена для широкого круга домашних мастеров.

Введение

Вся современная мировая экономика зависит от богатств, накопленных еще во времена динозавров: нефти, газа, угля и прочих видов ископаемого топлива. Большинство действий в нашей жизни: от поездки в метро до подогревания чайника на кухне, в конечном итоге, требуют сжигания этого доисторического наследства. Основная проблема в том, что эти легкодоступные энергетические ресурсы не возобновляются. Рано или поздно человечество выкачает из земных недр всю нефть, сожжет весь газ и выкопает весь уголь. На чем тогда будем греть чайники?

Не стоит также забывать и об отрицательном экологическом воздействии сжигания топлива. Увеличение содержания парниковых газов в атмосфере приводит к увеличению средней температуры на всей планете. Продукты сгорания топлива загрязняют воздух. Жители крупных городов особенно хорошо на себе это чувствуют.

Все мы задумываемся о будущем, пусть даже это будущее наступит не при нас. Мировое сообщество уже давно осознало ограниченность запасов ископаемого топлива. И отрицательное воздействие их использования на экологию. Ведущие государства уже сейчас внедряют программы постепенного перехода на экологически чистые и возобновляемые источники энергии.

По всему миру человечество ищет и постепенно внедряет замену ископаемому топливу. Уже давно во всем мире работают солнечные, ветряные, приливные, геотермальные и гидроэлектростанции. Казалось бы, что мешает прямо сейчас обеспечить с их помощью все потребности человечества?

На самом деле у альтернативной энергетики много проблем. Например, проблема географического распределения энергетических ресурсов. Ветряные электростанции строятся только в районах, где часто дуют сильные ветра, солнечные – где минимальное количество пасмурных дней, гидроэлектростанции – на крупных реках. Нефть, конечно, тоже есть не везде, но ее доставить проще.

Вторая проблема альтернативной энергетики – нестабильность. На ветряных электростанциях выработка зависит от ветра, который постоянно меняет скорость или вообще затихает. Солнечные электростанции плохо работают в пасмурную погоду и вообще не работают ночью.

Ни ветер, ни Солнце не учитывают нужды потребителей энергии. В тоже время выработка энергии тепло- или атомной электростанции постоянна и легко регулируется. Решить данную проблему может только строительство огромных хранилищ энергии, для создания резерва на случай низкой выработки. Однако это очень сильно удорожает всю систему.

Из-за этих и многих других сложностей замедляется развитие альтернативной энергетики в мире. Сжигать ископаемое топливо по-прежнему проще и дешевле.

Однако если в масштабах мировой экономики альтернативные источники энергии и не дают большой выгоды, то в рамках отдельного дома они могут быть весьма привлекательны. Уже сейчас многие ощущают на себе постоянное увеличение тарифов на электроэнергию, тепло и газ. С каждым годом энергетические компании все глубже залазят в карман обычных людей.

Эксперты международного венчурного фонда I2BF представили первый обзор рынка возобновляемой энергетики. По их прогнозам, через 5–10 лет технологии альтернативной энергетики станут конкурентоспособнее и получат массовое распространение. Уже в настоящее время разрыв в стоимости альтернативной и традиционной энергии быстро сокращается (www.active-house.ru).

Под стоимостью энергии подразумевается цена, которую хочет получить производитель альтернативной энергии, чтобы за время жизни проекта компенсировать свои капитальные расходы и обеспечить доходность в 10% на вложенный капитал. В эту цену также будет включена стоимость долгового финансирования, так как большинствовлечением серьезного рычага заемных средств.

Приведенный график иллюстрирует оценку различных видов альтернативной и традиционной энергетики во II квартале 2011 г. (рис. 1).

Рис. 1. Оценка различных видов альтернативной и традиционной энергетики

По приведенным цифрам самой низкой стоимостью из всех видов альтернативной энергетики обладает геотермальная энергия, а также энергия, образующаяся при сжигании мусора и свалочного газа. По сути, они уже могут напрямую конкурировать с традиционной энергетикой, но лимитирующим фактором для них служит ограниченное количество мест, где можно реализовать эти проекты.

Для тех, кто хочет получить независимость от капризов энергетиков, кто хочет внести свой вклад в развитие альтернативной энергетики, кто просто хочет немного сэкономить на энергии, и написана эта книга.

Продолжение читайте здесь

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Spam Protection by WP-SpamFree

Adblock
detector
!-- Yandex.Metrika counter -->