Самые необычные альтернативные источники электроэнергии

Что такое альтернативная энергия?

Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые производятся естественным путем. Такую энергию еще называют регенеративной или «зеленой».

Невозобновляемыми источниками являются нефть, природный газ и уголь. Они ищут замену, потому что они могут закончиться. Их использование также связано с выбросами углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.

Человечество получает энергию, в основном, за счет сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика — это методы, которые обеспечивают энергию более экологичным способом и наносят меньший ущерб. Он нужен не только в промышленных целях, но и в простых домах для отопления, горячего водоснабжения, освещения, электроники.

Конструкция трековой системы освещения

Традиционные потолочные люстры-бра привязаны к определенной точке. Споты, некоторые модели врезных и накладных прожекторов (с поворотными креплениями) позволяют менять направление света, но место их крепления остается неизменным.

Создатели трековых систем пошли еще дальше: рельсовый светильник мобилен, его можно перемещать в любую точку потолка или стены, если там проложена дорожка. Трековая система состоит из следующих элементов:

• Осветительный шинопровод — металлический (чаще алюминиевый) или пластиковый профиль прямоугольного сечения, внутри которого находится изолированная токопроводящая шина. Шинный канал представляет собой нечто среднее между кабельным каналом и шиной в шкафах-купе и раздвижных дверях.
• Соединители различной конфигурации, позволяющие соединить 2, 3, 4 секции шин и построить трассу нужной конфигурации.
• Подвесной кронштейн, тросы, цепи для крепления к потолку или кронштейны для крепления к стене.
• Токопроводящий контакт, который подключается к дорожке с одного конца, и штекер, который вставляется с другого.
• Трансформатор, через который подается ток на сборную шину (осветительные шины рассчитаны на ток 25–40 А).
• Собственно лампы с электрическим переходником, который вставляется в паз на сборной шине, где он соприкасается с контактами сборной шины.

Такая конструкция позволяет перемещать светильник по дорожке и создавать акцентное освещение в том месте, где оно больше всего необходимо в конкретный момент. Сами лампы оснащены поворотным креплением, так что луч можно направлять во всех направлениях. Через токоведущий контакт подается питание на всю трассу, систему можно усложнить, разделив ее на несколько автономных частей. В этом случае можно будет включать одну группу светильников независимо от другой.

Трековая система позволяет решать следующие задачи:

• акцент на отдельных деталях интерьера;
• зонировать комнату;
• ярко освещать рабочую зону.

Существуют трековые светильники разных размеров, с разными цоколями, в них могут использоваться галогенные, металлогалогенные, люминесцентные, традиционные лампы накаливания. А вот в жилых помещениях наибольшей популярностью пользуются энергосберегающие светодиодные лампы с приятной цветовой температурой.

Трековые системы удобны для длинных коридоров, также их используют в жилых помещениях, интерьер которых выдержан в стилях техно, минимализм, лофт. Можно использовать дополнительный элемент – розетку. Он позволяет подключать к ошиновке не только трековые светильники, но и традиционные подвесы, превращая стационарный светильник в мобильный.

Трековые системы в магазине «Мир Света»

Магазин «Мир Света» предлагает купить все необходимое для организации трековых систем дома:

• фурнитура марки Arte Lamp и SLV;
• шинопровод и аксессуары (соединители, подвески).

Вся продукция выдержана в монохромной цветовой гамме, светильники выполнены в стилях хай-тек и модерн. Светильники и плафон (из металла) каждого светильника окрашены в один цвет, но цвета светильника и рейки могут как совпадать, так и контрастировать. Некоторые модели поставляются с лампочками, в то время как другие требуют, чтобы лампочки приобретались отдельно. Вы можете выбрать прибор, который использует:

• любые сменные лампы с классическим цоколем с резьбой Е24;
• сменные галогенные и светодиодные лампы с цоколем GU10;
• незаменяемые модули LED и LED-COB.

Мощность ламп варьируется от 7 до 60 Вт, цветовая температура 4000 К (нейтральный белый). Есть модели с поворотным столом или гибкой ножкой, плафоны, напоминающие фонарь, камеру видеонаблюдения, прожектор, с вращающимися лопастями или просто в форме цилиндра. Диаметр теней 6–17 см.

Трековые системы представляют собой интересную альтернативу традиционному освещению. Система проста в установке, но комплект для организации альтернативного освещения будет стоить немало. Традиционные светильники имеют более высокую эстетическую привлекательность, в то время как трековые светильники более функциональны. Перед покупкой и установкой такой системы подумайте, нужна ли вам возможность гибко менять освещение в конкретном помещении, и впишутся ли трековые светильники в его интерьер.

Энергия из морских волн

В апреле 2021 года британская компания Mocean Energy представила Blue X — прототип установки, которая будет преобразовывать кинетическую энергию океанских волн в электричество.

Принцип работы следующий: установка ставится на поверхность воды, она раскачивается на волнах и приводит в движение шарнир посередине. Это, в свою очередь, запускает генератор, который вырабатывает электричество и перенаправляет его на землю по кабелям.

Как это использовать: По оценкам Mocean Energy, используя всего 1% доступной в мире энергии волн, можно обеспечить энергией 50 миллионов зданий. Для сравнения: в России около 14 миллионов жилых домов.

Энергия из ДНК

Оказалось, что органические молекулы также преобразуют солнечную энергию в электричество. В 2021 году немецким ученым удалось синтезировать надмолекулярную, то есть более сложную, чем обычная молекула, систему на основе ДНК.

Основа системы — фуллерен, «футбольный мяч» с 60 атомами углерода. К нему присоединен краситель, который поглощает солнечный свет и отдает полученную энергию фуллерену. Но возникает проблема: если такие супрамолекулы не упорядочены, ток между ними будет протекать с трудом, а со временем и вовсе затухнет.

Ученые предложили такое решение: они зафиксировали супрамолекулы на основе фуллеренов и красителя на спирали ДНК. Так движения электронов упорядочены, и электрический ток не затухает.

Как это использовать: Исследователи не обещают, что ДНК-солнечные панели скоро появятся на каждой крыше, но планируют развиваться в этом направлении. Они прогнозируют, что технология будет дешевле, прочнее и долговечнее, чем солнечные элементы на основе кремния.

Читайте также: H3-лампочка для автомобиля: виды, характеристики Запчасти и аксессуары

Респираторы с солнечными батареями

Берлинский изобретатель Хайнц Кнупске превратил респиратор в устройство, вырабатывающее электричество. По сути, это известная нам маска, на поверхность которой крепится небольшая солнечная батарея.

Как его использовать: Аккумулятор вырабатывает достаточно энергии для зарядки телефона или часов. В начале 2021 года Китай уже запустил серийное производство «солнечных» масок и отправил первую партию в Европу.

Солнечные паруса

В 2019 году Планетарное общество развернуло парус LightSail 2 на одной из ракет SpaceX, и он успешно прошел испытания.

Солнечный парус почти такой же, как и обычный парус корабля. Только не ветер приводит его в движение, а солнечная энергия – поток заряженных частиц, испускаемых Солнцем. Если захватить этот поток энергии, то можно долго путешествовать в пространстве по заданному маршруту, и для этого не нужно топливо.

Как использовать: Используя выводы Планетарного общества, в 2021 году НАСА планирует полететь на Луну с парусом, а затем отправиться к околоземному астероиду 1991 VG.

«Бесконечная» энергия из воздуха

В 2020 году исследователи из Массачусетского университета создали Air-gen — генератор, вырабатывающий электричество с использованием природного белка и влаги из воздуха.

Используя протеобактерию Geobacter, исследователи выращивают белок, который может проводить электричество. Его делают в виде пленки толщиной менее 10 микрон — в несколько раз тоньше человеческого волоса — и помещают между двумя электродами. Белок забирает влагу из воздуха и создает ток между электродами за счет тонких пор.

Air-gen показывает наилучшие результаты при влажности 45%, но он также хорошо работает в засушливых районах, таких как Сахара. Генератор не зависит от погодных условий, а также работает в помещении.

Как его использовать: на данный момент мощности Air-gen достаточно только для питания небольшой электроники. Вскоре исследователи разработают версию для мобильных телефонов и смарт-часов, чтобы в них никогда не садился аккумулятор. И если ученые смогут объединить ген воздуха с краской для стен, дома будут иметь бесконечный источник электричества.

Электричество из дерева

Если сжать древесину, а затем вернуть ее в исходное состояние, она генерирует электрическое напряжение, хотя и очень низкое. Исследователи из Швейцарии провели несколько экспериментов и в 2021 году сумели превратить дерево в мини-генератор.

Исследователи изменили химический состав древесины. Они помещают его в смесь перекиси водорода и уксусной кислоты, растворяя один из компонентов коры дерева — лигнин — и оставляя только целлюлозу. В результате древесина превратилась в «губку», которая после сжатия самостоятельно возвращается к исходной форме. По словам исследователей, такая губка генерирует электрическое напряжение в 85 раз выше, чем обычное дерево.

Как использовать: пока исследователи проверяют полученный материал. Они уже выяснили, что энергии 30 деревяшек размером 1,5 см достаточно для питания ЖК-экрана.

Плюсы и минусы альтернативной энергии

Основные перспективы альтернативных источников – существование человечества даже в условиях острой нехватки нефти, газа и угля.

Преимущества:

• Доступность — нет необходимости владеть нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны, не имеющие выхода к морю, не смогут получать энергию волн, а преобразование геотермальной энергии возможно только в вулканических районах.

• Экологичность – при выработке тепла и электроэнергии отсутствуют вредные выбросы в окружающую среду.

• Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.

Недостатки и проблемы:

• Затраты на строительство и техническое обслуживание – оборудование и расходные материалы стоят дорого. Из-за этого повышается конечная цена электроэнергии, поэтому это не всегда экономически оправдано. Сейчас главная задача разработчиков — удешевить инсталляции.

• Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат лечения солнечной энергией зависит от географии страны.

• Низкий КПД и малая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.

• Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привел к сокращению площадей под продовольственными культурами, а плотины гидроэлектростанций изменили характер рыболовства.

Возобновляемая энергия в мире

Основным потребителем возобновляемых источников энергии является ЕС. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% всей электроэнергии. Там уже прижились различные меры поддержки: льготные тарифы на подключение и компенсация при покупке оборудования. Не отстают от стран Востока и США.

Германия

40% электроэнергии в Германии поступает из возобновляемых источников. Лидер по количеству ветровых установок, вырабатывающих 20,4% электроэнергии. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергию. Правительство Германии разработало план по производству 80% своей энергии из альтернативных источников к 2050 году, но пока не хочет закрывать атомные электростанции.

Исландия

В Исландии много теплой воды, потому что она находится в зоне вулканической активности. Страна снабжает 85% домов теплом от геотермальных источников и покрывает с их помощью 65% потребности населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят экспортировать энергию в Великобританию.

Швеция

После нефтяного кризиса 1973 года страна начала искать другие источники энергии. Все началось с ГЭС и АЭС. Шведов часто ругают за Гринпис из-за АЭС, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не увеличивается.

С 1990-х годов Швеция строит морские ветряные электростанции в открытом море. Введен дополнительный налог на выбросы углекислого газа компаниями в атмосферу, действуют льготы для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии.

Швеция также активно использует энергию от переработки отходов и даже планирует закупать ее у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.

Китай

В Китае находится самая мощная в мире гидроэлектростанция «Три ущелья». По состоянию на 2018 год это самое большое здание по массе. Массивная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. В 2014 году станция выработала мировой рекорд — 98,8 млрд кВтч.

Здесь же находятся и самые большие ветровые ресурсы (три четверти из них доставляются в море). К 2020 году страна планирует вырабатывать с их помощью 210 ГВт.

Здесь также имеется 2700 геотермальных источников, которые составляют 63% единиц преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место по производству биотоплива на основе этанола.

Жидкое топливо из солнечной энергии

Сегодня электричество производится путем сжигания ископаемого топлива, такого как уголь и природный газ. У этого метода есть две проблемы: органическое топливо наносит вред окружающей среде и рано или поздно закончится. Это заставляет исследователей искать замену органическим веществам.

С 2001 года китайские ученые пытаются преобразовать солнечную энергию в жидкое топливо. Спустя 20 лет им это удалось.

Исследователям удалось получить жидкий продукт с минимумом примесей — содержание метанола в нем достигает 99,5%. Для этого потребовалось три шага:

• превращение света, производимого солнечными панелями, в энергию;
• использовать это электричество для разложения воды на водород и кислород;
• соединить водород и окись углерода и получить метанол.

Чтобы получить нужное количество солнечного света, исследователи используют целые фермы с солнечными панелями

Как его использовать: В отличие от нефти и угля, это топливо сгорает чисто. Если Китаю удастся массово производить жидкий метанол, углекислого газа в атмосфере будет намного меньше — на долю Китая приходится около 29% мировых выбросов.