О необходимости получения электроэнергии из возобновляемых источников, разговоров ведется много. Они экологически чистые и неограниченные в использовании.
Что же мешает альтернативным источникам энергии полностью заменить традиционные полезные ископаемые уже сегодня? Этому препятствует ряд экономических, технических и политические причин. В данной статье рассматриваются технические причины и разработки, которые помогут их преодолеть.
Альтернативная энергетика наиболее широко представлена солнечными и ветряными электростанциями. Именно они дают миру большую часть экологически чистой электроэнергии.
Существует общая проблема для всех возобновляемых источников электрической энергии. Она связана с необходимостью не только вырабатывать электроэнергию, но и хранить её. Ведь солнце не светит ночью и ветрено бывает не всегда.
Грубо говоря, возникает необходимость создания огромных аккумуляторов, которые будут накапливать энергию, если она в избытке и отдавать, если её не хватает.
Примерно так работает автомобильный аккумулятор. Когда двигатель автомобиля не заведен, все электроприборы в авто питаются от аккумулятора. Когда же мы заводим машину, аккумулятор из источника становится потребителем электроэнергии. А источником становится генератор, энергии которого хватает и для зарядки аккумуляторной батареи и для питания устройств. В нашем случае генератор - это солнце или ветер.
Но аккумулировать электроэнергию в промышленных масштабах оказалось совсем не просто. Один из применяемых способов заключается в конвертации электроэнергии в энергию воды. Для этого строятся два водохранилища, на разной высоте.
Когда электроэнергии достаточно, насосы закачивают воду из нижнего водохранилища в верхнее. А когда возникает дефицит, вода сбрасывается в нижнее водохранилище, проходя турбины, которые связаны с электрогенераторами. Постройка такого сооружения обходится в миллиарды долларов, а потери энергии при его использовании очень большие. Поэтому перед учеными стоит задача найти новый способ аккумулирования энергии.
Данная проблема может быть решена в ближайшее время. Химики открыли новое свойство ванадия, благодаря которому был сконструирован ванадиевый аккумулятор, который может работать без потери емкости до 20000 циклов. Но что самое главное, размеры таких аккумуляторов почти не ограничены. До этого открытия ванадий использовался в сталелитейной промышленности для упрочнения деталей.
Препятствием в развитии солнечной энергетики остается высокая стоимость на солнечные панели. Это связано с их сложной конструкцией, которая требует наличия pn перехода, для создания постоянного потока электронов.
После многих лет исследований, ученые из университета Пенсильвании нашли новую смесь, которая испускает поток электронов от воздействия солнечного света, без pn перехода. Спектроскопическими исследованиями было доказано, что материал способен испускать электроны от воздействия видимого света. Ранние известные материалы проявляли подобные свойства, только от ультрафиолетового излучения.
Эта разработка позволит не только значительно снизить стоимость солнечных панелей, но и увеличить коэффициент конвертации. Поскольку обычные солнечные панели преобразовывают солнечную энергию с коэффициентом полезного действия около 20 %.
Косвенно на развитие альтернативной энергетики повлияют еще одно важное событие - это открытие русским ученым Константином Новоселовым и Андре Гэймом в 2010 году нового материала - графена. Он может быть использован в современной электронике.
Все эти разработки вполне могут усовершенствовать способы получения энергии из возобновляемых ресурсов до такой степени, что добыча угля, газа и нефти будет нецелесообразной.
5 необычных способов получения электрической энергии
Лучшие статьи сайта про альтернативные источники энергии
