energia eoliană

Energia solară - energie radiantă creată de Soare ca urmare a reacțiilor de difuzie nucleară. Este transmis Pământului prin spațiu în cantități de energie numite fotoni care interacționează cu atmosfera și suprafața Pământului. Puterea radiației solare la marginea exterioară a atmosferei se numește constantă solară. Valoarea sa medie este de 1,37.106 erg/min/cm2, sau aproximativ 2 calorii/min/cm2. Dar intensitatea nu este constantă - variază cu aproximativ 0,2% la fiecare 30 de ani. Intensitatea energiei prezente efectiv pe suprafața Pământului este mai mică decât constanta solară, datorită absorbției și dispersiei energiei radiante în interacțiunea fotonilor cu atmosfera. Puterea energiei în orice punct de pe Pământ depinde într-un complex, dar mod previzibil al anului, al timpului și al latitudinii. În plus, cantitatea de energie solară care poate fi colectată depinde de orientarea obiectului colector.

Transformări naturale ale energiei solare. Colectarea naturală a energiei solare are loc în atmosfera Pământului, oceane și plante. De exemplu, interacțiunea dintre energia solară, oceanele și atmosferă creează vânturile folosite de secole de morile de vânt. Turbinele eoliene moderne sunt ușoare, puternice, rezistente la intemperii și aerodinamice. Se conectează la generatoare și generează electricitate. Aproximativ 30% din energia solară care ajunge la marginea exterioară a atmosferei este consumată în ciclul hidrologic. Creează precipitații, care, la rândul lor, oferă bazine de apă. Energia apei din ele este potențială și este utilizată pentru acționarea turbinelor. Se numește energie hidroelectrică. Prin fotosinteză, energia solară ajută la creșterea plantelor (biomasă) care pot fi folosite ca combustibil, de exemplu sub formă de lemn și combustibili naturali. Combustibili precum alcoolii și metanul pot fi, de asemenea, extrase din biomasă.

Colectarea directă a energiei electrice include dispozitive artificiale numite colectoare solare (prezentate în fotografia de mai sus) concepute pentru a colecta energie. Energia, odată colectată, este utilizată în procese termice sau prin procese fotoelectrice sau fotogalvinice. În procesele termice, energia solară este utilizată pentru a încălzi un gaz sau un lichid care este apoi stocat sau distribuit. În procesele fotovoltaice, energia solară este convertită direct în electricitate fără a fi nevoie de dispozitive intermediare. Există 2 tipuri principale de colectoare solare: colectoare plate și colectoare concentratoare.

Hidroenergia
(energia valurilor)

Hidroenergia - sau energia apei - este produsă de fluxul de apă la rotirea unei roți (cel mai simplu motor hidraulic. Roată cu lame sau cupe, acționată de fluxul de apă. Aplicare - în mori, mașini de treierat.) Sau dispozitiv similar. Este o resursă naturală regenerabilă datorită periodicității ciclului apei

Aceasta este electricitatea generată de generatoarele alimentate de turbine cu apă, care transformă energia potențială a apei care se încadrează sau care se mișcă rapid în mecanică. În acest proces, apa este captată (colectată, colectată) la un nivel superior și ulterior trece prin conducte sau tuneluri (conducte de presiune) la un nivel inferior. Diferența dintre cele două înălțimi se numește cap. Pe măsură ce trece prin conducte, apa rotește turbine, care la rândul lor alimentează generatoare. Generatoarele transformă energia mecanică a turbinelor în electricitate. Transformatoarele transformă acest curent alternativ în curent de înaltă tensiune, care poate fi transmis și, eventual, ajunge la consumatorul mediu. Complexul, care conține turbine, generatoare și conducte sub presiune, se numește hidrocentrală (HPP).

Mareele sunt creșterea și scăderea periodică a nivelului mării cauzată de influența gravitațională a Soarelui și a Lunii (adică prin forța cu care ambii atrag mase mari de apă de pe suprafața pământului). Ele reprezintă transferul unei cantități uriașe de apă în aceeași direcție. Sunt periodice și previzibile. Cu toate acestea, există o diferență uriașă în dimensiunea lor în diferite puncte. Pe unele maluri, diferența dintre maree și maree joasă este de numai 0,5 m, în timp ce în Golful Fundy (un golf lângă America de Nord), diferența poate ajunge la peste 16 m. Mareele sunt o sursă de energie naturală și practic inepuizabilă.

Centralele hidroelectrice de maree/energie electrică sunt construite pe un golf sau pe un estuar de mare/ocean, unde există maree cu amplitudine de peste 4 m. Aceste centrale electrice sunt cele mai eficiente la mare amplitudine mareică, cum ar fi estuarul (gura adâncă în formă de pâlnie a unui râu în mare sau ocean) pe râul Rance (Franța), unde amplitudinea ajunge la 8,5 m. La maree, apa este colectată în rezervoare speciale. Ulterior, când sunt deschise, fluxul de apă acționează turbinele hidraulice, iar acestea - la rândul lor - generatoare electrice (ca în hidroenergie). Deși în unele locuri pot fi produse cantități mari de maree, dificultățile sunt create de natura specifică a mareelor ​​(fluxul intermitent de apă), precum și de investițiile mari necesare pentru construirea unor astfel de facilități. Cu toate acestea, centralele cu maree sunt ecologice. Se folosesc în Rusia, Germania, Norvegia.

Apa este una dintre principalele surse utilizate pentru producerea energiei electrice (celelalte sunt combustibili naturali și, respectiv, nucleari). Hidroenergia are câteva avantaje foarte importante - este reînnoită în mod constant și nu poluează mediul înconjurător și nu elimină deșeurile dăunătoare naturii. Are semnificații diferite în diferite țări. Multe țări operează centrale hidroelectrice, iar pentru unele dintre ele aceste centrale produc cea mai mare parte a energiei electrice de care au nevoie.

Energie geotermală

Au fost dezvoltate o serie de tehnologii care permit umanității să profite de energia geotermală (energia din izvoarele subterane). Iată principalele sale aplicații:

Energie eoliana

Folosim energia eoliană de secole. Morile de vânt au fost utilizate pe scară largă la măcinarea cerealelor și pomparea apei. Astăzi, echivalenții lor moderni - turbine eoliene - pot folosi vântul pentru a genera electricitate. Turbinele eoliene, precum morile, sunt montate pe un turn pentru a capta energia maximă. La o altitudine de peste 30 de metri, ei profită de vântul mai rapid și mai puțin turbulent. Turbinele captează energia eoliană prin lame în formă de aripioare. De obicei, 2 sau 3 lame sunt montate pe un arbore și formează astfel un rotor. Lama acționează ca o aripă a avionului. Când bate vântul, se formează un „buzunar” de aer cu presiune scăzută pe lateral în direcția vântului. Acest „buzunar” trage apoi lama spre sine, determinând rotirea rotorului. Aceasta se numește ascensiune. De fapt, forța de ridicare este mult mai mare decât forța vântului din partea din față a lamei, numită rezistență frontală. Combinația dintre rezistență la ridicare și frontală face ca rotorul să se rotească ca o elice, iar arborele să rotească un generator care produce electricitate. Turbinele eoliene pot fi utilizate fie singure, fie conectate la o altă sursă de energie, cum ar fi o baterie solară.

Figura de mai sus ilustrează principiile aerodinamice de bază ale funcționării unei turbine cu aer cu axă orizontală. Vântul bate de ambele părți ale lamei. Se deplasează mai repede peste partea mai lungă (superioară), creând o zonă de presiune mai mică deasupra lamei. Diferența de presiune a suprafețelor superioare și inferioare determină o forță numită ridicare aerodinamică. În avioane, această forță îi ridică în aer. Dar, deoarece lamele se rotesc într-un singur plan, forța provoacă rotație. Pe lângă această forță, acționează și o forță de rezistență perpendiculară pe ea. Împiedică rotirea rotorului. Sarcina principală în proiectarea turbinelor cu aer este de a obține un raport mare între forța de ridicare și rezistență. Acest raport poate fi modificat pentru a optimiza energia de ieșire la diferite viteze ale vântului.

Cel mai simplu dispozitiv pentru conversia energiei eoliene este turbina eoliană. Deși există configurații diferite, turbinele sunt împărțite în două tipuri principale: Figura prezintă configurațiile de bază ale turbinelor eoliene.

  1. turbine eoliene cu ax vertical în care axa de rotație este verticală față de sol și aproape perpendiculară pe fluxul de aer;
  2. turbine eoliene cu axă orizontală în care axa de rotație este orizontală la sol și aproape paralelă cu fluxul de aer.
  • Informații suplimentare despre energia eoliană