Новые технологии в области получения электрической энергии

Тюменский нефтепроводный  профессиональный лицей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

По основам электротехники на тему

“Новые технологии в области получения электрической энергии”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:	Кадиев Н.А.
Специальность:	Сл-5-14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                          Тюмень 

2014 г.

 

Оглавление

 

 

 

Введение

 

Где брать энергию? Не секрет, что люди рано или поздно исчерпают запасы нефти, газа, угля и даже урана, которые ещё остались на планете. Возникает вполне резонный вопрос: «Что же делать дальше? Где брать энергию?». Ведь вся наша жизнь базируется на использовании энергии. Получается, что после того как закончатся запасы углеводородов закончится и существование цивилизации?

 

Выход есть! Это так называемые альтернативные источники энергии. Кстати многие из них применяются, причем успешно, уже в настоящее время. Энергия ветра, приливов, солнца и геотермальные источники ─ успешно используется и преобразовывается людьми в электроэнергию. Но это так сказать «официальные альтернативные источники».

 

В настоящее время, существуют сотни теорий и разработок по созданию и использованию необычных альтернативных источников энергии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная часть

 

 

1. Производство электроэнергии за счет использования сточных вод                                           

 

Исследователи из университета Пенсильвании (Pennsy lvania State University) создали прототип унитаза-электростанции, который вырабатывает электричество за счёт разложения органических отходов. Здесь в дело пущены бактерии, которые имеются в обычных сточных водах. Эти бактерии поедают органику, выделяя углекислый газ. При этом в химических реакциях происходит переход электронов между атомами. Ученые сумели вклиниться в этот процесс и заставить бежать эти электроны в обход - по внешней цепи. Для этого авторы агрегата применили пластмассовую трубу, диаметром 6,5 см и длиной 15 см, в которой разместили восемь периферийных стержней-электродов из графита и один центральный электрод, выполненный из пластика, графита и платины. Когда через эту трубку прокачивали нечистоты, в цепи между центральным и периферийными стержнями идет ток. Правда, мощность составляет лишь несколько милливатт. Но Брюс Логан (Bruce Logan), один из авторов проекта, говорит, что команда работает над повышением мощности. Возможно, унитазы-электростанции смогут питать одну-две лампочки, экономя энергию. К тому же, широкое внедрение новинки способствовало бы дополнительной очистке сточных вод. Испытательный центр армии США (Natick Soldier Systems Center) проверяет новую продукцию компании Iowa Thin Film Technologies - палатки для солдат, вырабатывающие электроэнергию из солнечного света.

 

2. Получение электроэнергии из  энергии солнца и звезд

 

Российские ученые-ядерщики создали батарею, которая может трансформировать в электричество как солнечную энергию, так и энергию звезд. Презентация этого «ноу-хау» прошла недавно в Научном центре прикладных исследований Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне. «Это уникальная батарея, не имеющая аналогов в мире, может работать 24 часа в сутки», - рассказал директор центра Валентин Самойлов. По его словам, «ученым удалось создать новое вещество - гетероэлектрик, благодаря которому батарея может работать на Земле на энергии солнца и звезд, независимо от погодных условий». Разработка уже доказала свою высокую эффективность как в темное, так и в облачное время суток, отметил ученый, передает ИТАР-ТАСС. По словам Самойлова, «звездная батарея», как ее окрестили разработчики, в несколько раз эффективнее обычной солнечной. «Эффективность преобразования света в электрический ток у демонстрационного образца в видимой области более чем в 2 раза выше, а в инфракрасной области в 1,5 раза», - подчеркнул он. Самойлов отметил, что «себестоимость гетероэлектрического фотоэлемента ниже, чем у фотоэлемента обычной солнечной батареи».

 

3. Получение электроэнергии из  воздуха

 

Hitachi разработала новую технологию  получения электроэнергии, используя  естественно возникающие в воздухе  вибрации с амплитудой в несколько  микрометров. Хотя пока технология обеспечивает довольно низкое напряжение, ее привлекательность заключается в том, что генераторы могут работать в любом месте и при любых условиях, в отличие от тех же солнечных батарей. Технология основывается на теории, что электричество может вырабатываться, при вибрации изменяется расстояние между электродом, закрепленном на плоской пружине, и неподвижным электродом. Для подтверждения своей теории разработчики создали устройство размером 2,5х7 см, вырабатывающее ток мощностью 0,12 микроватт при возникновении колебаний в несколько микрометров, которые можно обнаружить даже в почти неподвижном воздухе здания. Такой мощности вполне достаточно для работы температурного или светового датчика раз в час, либо отправки данных, замеренных датчиком, в другое место. По мнению разработчиков, технологию можно использовать, например, в датчиках для определения усталости здания или износа деталей механизмов. В Hitachi планируют расширить круг приложений своего открытия, уменьшив размеры прибора до 1х1 см и увеличив мощность вырабатываемого тока.

 

4. Получение электроэнергии из  проточной воды

 

Канадские ученые изобрели новое устройство называется электрокинетическая батарея. Электрокинетическая батарея на самом деле довольно примитивное устройство. Она представляет собой небольшой стеклянный сосуд, который пронизывают сотни тысяч микроскопических каналов. Благодаря феномену электрического поля, которое создается двухслойной средой, сосуд работает как обычная нагревательная батарея. Вода в нем, протекая по каналам, образует положительный заряд на одном конце сосуда и отрицательный - на другом. В результате вырабатывается энергия. Экспериментальный прибор был создан в Университете Альберта в Канаде. В силу своих небольших размеров он и энергии вырабатывает немного, но глава группы ученых Ларри Костюк полагает, что создать мощную машину труда не составит. Нужно будет всего лишь оснастить прибор большим фильтром. Увеличенные копии таких батарей можно поставить где-нибудь на быстрых реках. Может быть, в будущем обычные электрические батарейки типа А-4 можно будет заменить крошечными копиями устройства, в которых будет использоваться вода под давлением.

 

5. Океанская подводная электростанция

 

Уже который год в промышленном дизайне востребованной остается концепция «биомимикрии», то есть заимствования различных технологических решений у природы. Таким подходом воспользовалась австралийская компания Bio Power Systems, разрабатывая проект океанской подводной электростанции BioWawe, которая вырабатывает электроэнергию за счет создаваемых подводными течениями колебаний специальных «стеблей». Похожим образом колеблются и водоросли, правда, не вырабатывая при этом электричество. Внешне электростанция действительно выглядит как водоросль с тремя большими гибкими листьями. Если течение оказывается слишком сильным и угрожающим целостности конструкции, листья пригибаются ко дну, где поток более медленный. Прототип электростанции уже проходит испытания у берегов Тасмании и при этом успешно вырабатывает 250 кВт энергии. Согласно планам разработчиков, в скором времени такие электростанции будут обеспечивать энергией близлежащие острова Флиндерс и Кинг, а позже - весь австралийский штат Виктория включая столицу Мельбурн.

 

6. Получение электроэнергии от вибрации при ходьбе пешеходов

 

В буквальном смысле пульс города хотят использовать в качестве возобновимого источника электроэнергии лондонские архитекторы из фирмы Facility Architects. Вибрации от проезжающих грузовиков, проходящих поездов и даже пешеходов планируется преобразовывать в энергию для уличного и не только освещения. «В часы-пик через вокзал Виктория за 60 минут проходит 34 тысячи человек. Не нужно быть математическим гением, чтобы понять - если удастся использовать эту энергию, то может фактически получиться очень полезный источник энергии, которая в настоящее время расходуется впустую», - объясняет директор архитектурной фирмы Клэр Прайс (Claire Price). Стимул для старта проекта Pacesetters («Лидеры», «Задающие тон, тенденцию, направление развития») появился на одной из церемоний раздачи призов, когда некий член жюри сказал Прайс, что ему «нравится идея о сборе энергии от вибраций, но затея никогда не будет работать». «Для нас это было всё равно, что красная тряпка для быка», - вспоминает глава Facility Architects. И уже через несколько месяцев компания получила ряд предложений, так же, как финансовую и техническую поддержку от нескольких организаций.

 

«Моей первой реакцией, когда я увидел проект, было «Ничего себе! Боже мой, это фантастика!», хотя как инженер я, конечно, понял, что, да, это действительно может работать», - говорит Тони Бэйтс (Tony Bates), менеджер фирмы Scott Wilson, которая вместе с Facility Architects в настоящее время воплощает идею в реальности. Два «собирающих вибрации» опытных образца должны быть готовы к декабрю. Первым делом новую технологию внедрят в лестницу: «впитывать» энергию шагов она будет посредством гидравлических или пьезоэлектрических элементов. Авторы проекта полагают, что эта система сможет получать от каждого прошедшего человека 3-4 ватта, примерно половину от тех 6-8 ватт, которые каждый человек, якобы, тратит, при ходьбе по ступенькам. К началу следующего лета лестницы с генерирующими ток элементами будут установлены в реальном здании, для испытаний и анализа.

 

7. Получение электроэнергии путем использования турникетов-генераторов

 

Практики-японцы еще более усовершенствовали предыдущий способ получения электроэнергии и предложили использовать для этой цели турникеты в метро. На одном из вокзалов Токио пассажиры, проходя через турникеты, вырабатывают электроэнергию. «Японская восточная железнодорожная компания» (East Japan Railway Company) решила необычным способом обеспечить вокзал экологически чистым дополнительным источником электроэнергии и запустила экспериментальную систему, позволяющую производить электричество при прохождении пассажиров через турникет. Как сообщает Membrana.ru, в пол под турникетами вокзала встроены пьезоэлементы, которые вырабатывают электричество от давления и вибрации, когда люди наступают на них. В случае если эксперимент с турникетами-генераторами сочтут удачным, у Японии появится новый выгодный источник электричества, ведь железные дороги являются основными транспортными артериями страны, и миллионы японцев и туристов ежедневно проходят через турникеты вокзалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Неоспорима роль энергии в поддержании и дальнейшем развитии цивилизации. В современном обществе трудно найти хотя бы одну область человеческой деятельности, которая не требовала бы – прямо или косвенно – больше энергии, чем ее могут дать мускулы человека..

 

За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на новые, более совершенные. И не потому, что старый источник был исчерпан.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

http://www.mygreenlight.ru/