Альтернативные источники энергии
Регулярное использование стандартных источников энергии приводит к их постепенному истощению. Причина состоит в том, что данные ресурсы формировались на протяжении длительного времени, и быстрому восстановлению не подлежат. С учетом того, что они создавались стихийно на протяжении миллионов и миллиардов лет, человечество на их пополнение рассчитывать не может.
Поэтому сейчас за основу взяты энергосбережение и энергоэффективность, о чем можно почитать в нашей статье. В этих условиях актуальным становится вопрос использования альтернативных источников энергии, преимуществом которых является их самостоятельное возобновление.
Общее представление об альтернативной энергии
Под альтернативной энергией понимаются природные явления, характерная черта которых — их регенерация. Если к невозобновляемым ресурсам относятся нефть, уголь, газ, то альтернативные варианты гораздо шире. Это многие явления природы: солнечная энергия, сила ветра, приливы и отливы.
Альтернативные источники энергии имеют большое количество преимуществ, которые состоят в следующем:
- Экологичность. Недаром они еще носят название «зеленые». Если при сжигании угля или нефти идут большие выбросы в атмосферу, то в данном случае они отсутствуют, и не загрязняется атмосфера.
- Доступность. Нет необходимости в поиске месторождений, поскольку часто альтернативные виды энергии лежат на поверхности.
- Экономия. Используемая энергия имеет очень низкую себестоимость.
Если рассматривать недостатки, то тут следует отметить зависимость от погоды и невысокий коэффициент полезного действия использования энергии.
Солнечная энергия
Солнечное излучение — мощный энергетический ресурс Земли. Правильное его использование дает возможность вести преобразование солнечного потока в тепловую и электрическую энергию. Небесное светило имеет возможность не только покрывать светом нашу планету, но и при правильном использовании излучения обеспечивать электрические сети достаточным количеством энергии.
Использование солнечной энергии ведется следующими способами:
- Освещение. Это очень эффективно проявляется при уличном освещении. Установленные беспроводные светильники используют в качестве энергии солнечный свет. Для этого, сначала, происходит его преобразование в электричество, которое на протяжении дня накапливается в аккумуляторах. В ночное время происходит его отдача.
- Отопление. Чтобы отопить дом, на крыше устанавливаются специальные панели способные поглощать солнечные лучи. Затем происходит их преобразование в тепловую энергию, с помощью которой ведется нагрев котла. Подобные панели можно использовать также для выработки электрической энергии с целью освещения помещения. Такое оборудование обеспечивает высокую степень экономии.
- Приведение в движение транспорта. В данном случае используется наиболее инновационный вариант, основанный на выработке фотоэлектрической энергии. Как результат в движение приводятся поезда, автомобили, автобусы и даже самолеты.
- Для мобильных устройств. Очень удобным вариантом является использование солнечной энергии для зарядки мобильных портативных электронных аппаратов. Для этого в телефонах, планшетах или электронных книгах устанавливаются специальные батареи способные накапливать в себе солнечную энергию, что является большим удобством для их пользователей.
Солнечное изучение относится к очень дешевому источнику энергии, поэтому ее использование является инвестированием в будущее.
Ветроэнергетика
Ветры, дующие на нашей планете, выдают столько энергии, сколько не могут обеспечить более 100 протекающих рек. Захватываемый турбинами воздушный поток преобразовывается там сначала в механическую, а затем и электрическую энергию. В качестве основного оборудования используются ветрогенераторы, состоящие из генератора, лопастей и системы управления. Вращение лопастей осуществляется под давлением воздушного потока. Подаваемая на генератор механическая сила преобразуется в электрическую энергию.
Преимущества использования передвижения воздушных масс выражаются в следующим:
- Выработка экологически чистого источника энергии. Работающее оборудование совершенно не загрязняет окружающую атмосферу.
- Низкие расходы. После установки оборудование нуждается только в обслуживании, поскольку для его работы не требуется топливо.
- Неисчерпаемость ресурса. Ветры дуют с самого начала существования планеты и этот процесс никогда не заканчивается.
К некоторому недостатку можно отнести потребность быстрого перемещения воздушных масс. Чтобы генератор работал нормально, скорость ветра должна составлять порядка 12-25 м/с и это является основным условием эффективности функционирования оборудования.
Гидроэнергетика
Движение воды обладает огромным ресурсом. Особенно это касается рек, где присутствует сильное течение. Чтобы использовать такую энергию, строятся гидроэлектростанции, в состав которых входят следующие компоненты:
- Дамба. Это земляное или каменное перекрытие, сдерживающее напор воды.
- Водозабор. Установленное на дамбе сооружение для отбора из водохранилища жидкости.
- Турбина. Механизм, вращающийся под напором воды и передающий механическую энергию на генератор.
- Генератор. Основной агрегат, производящий электрическую энергию.
Преимущества функционирования ГЭС состоят в следующем:
- Высокая экономическая эффективность и производительность. ГЭС работает без высоких эксплуатационных затрат.
- Надежность. Выражается это в способности работы ГЭС на протяжении многих десятков лет вне зависимости от изменений погоды.
- Чистота производства. При выработке энергии совершенно не загрязняется атмосфера.
- Управляемость. В случае необходимости всегда есть возможность сократить выработку электроэнергии при уменьшении на нее спроса.
Строительство ГЭС относится к сложному и дорогому процессу, но вырабатываемая электроэнергия имеет небольшую цену.
Энергия волн
Энергия волн также относится к неисчерпаемому источнику энергии, потому что их движение происходит постоянно. Волнообразование возникает под влиянием солнечных лучей, которые нагревают водную гладь, вызывая этим волнение поверхности. В дополнение к этому на величину волн влияют порывы ветра.
Для использования такого источника энергии применяются специальные установки. В состав конструкции входят камеры, нижней частью погруженные в воду, а удержание их на поверхности происходит за счет наличия поплавков, наполненных искусственным атоллом. Это буй-генератор, позволяющий аккумулировать энергию морских волн и вести дальнейшую их передачу на станцию, где она преобразовывается в электричество.
Преимущества такого оборудования выражаются в следующем:
- Монтаж конструкции возможен прямо на мостовых опорах, которые воспринимают на себя удары волн.
- Высокая эффективность. При достаточном волнении моря она выше, чем у ветрогенераторов.
Присутствие такой установки также позволяет заменить монтаж волногасителей, поскольку они представляют собой надежную преграду от движущихся валов.
Приливы
Под воздействием гравитационных сил планет и в первую очередь Луны уровень моря постоянно изменяет свое положение. Это выражается в формировании приливов и отливов, что влечет за собой появление течений, которые используются для генерации энергии. Обычно такие явления больше преобладают в прибрежных районах, поскольку там течение обладает особой силой. Именно поэтому монтаж установок ведется вдоль береговой линии. Используемое оборудование бывают 3 типов:
- Приливные турбины. Такие агрегаты представляют собой подводные мельницы. Расположенные в них турбины вращают водные потоки, а затем механическая энергия передается на генератор для выработки электрического тока.
- Приливные заграждения. Это огромные строительные конструкции, внешне напоминающие ГЭС, но больших размеров, поскольку они должны полностью перекрыть лиман или залив. Принцип действия заключается в переливе воды через плотину во время прилива и пропуска ее сквозь открывающиеся створки с вращением турбин при отливе.
- Приливные лагуны. Такие конструкции представляют собой также приливные заграждения, но меньших размеров. Фактически это электростанции, установленные на небольшой территории моря или океана.
Основным преимуществом такого возобновляемого источника энергии является его предсказуемость. Приливы и отливы будут происходить всегда, пока существует океан.
Гидротермальная энергия
На сегодняшний день геотермальная энергетика получила очень широкое распространение. Фактически данный метод открывает неограниченные возможности получения дешевого электричества. Его суть заключается в использовании тепловых источников, исходящих из недр Земли практически от самого ядра, раскаленного до температуры 3600⁰. Принцип добычи такого вида альтернативной энергии заключается в бурении скважин, через которые прорывается на поверхности тепло в виде пара, вращающего установленные турбины.
Отдельной разновидностью гидротермального источника является петротермальная энергетика, когда используется тепло сухих горных пород. Здесь за основу берутся такие данные как увеличение температурных показателей по мере отдаления от поверхности Земли. Это в среднем составляет 0,02° на метр. На отдельных участках местности при бурении скважин до 5 км температура может повыситься на 100°.
Петротермальные источники использовать намного удобнее, потому что они располагаются практически в любом месте. При этом гидротермальная энергия может быть найдена только в скрытых зонах вулканической деятельности. Это влечет за собой дополнительные трудности, связанные со сложностью доступа к источнику тепла.
При добыче гидротермальной энергии применяются следующие методы:
- Традиционный. Используется в тех случаях, когда по скважинному каналу к источнику тепла имеется прямой доступ.
- Фонтанный. За счет скопившегося в недрах земли пара излияние энергии происходит самостоятельно.
- С использованием насосных станций. Он применяется тогда, когда самостоятельный выход энергии отсутствует.
- Геоциркуляционный. Особенностью этого метода является то, что после отработки ресурса он обратно отправляется в недра Земли.
Большие запасы тепловой энергии, подаваемой на поверхность Земли, дают возможность экономить традиционное топливо, запасы которого с течением времени исчерпываются.
Биотопливо
Под биотопливом понимается биологическая масса, обработанная специальным термохимическим способом. В зависимости от своего агрегатного состояния оно бывает 3 типов:
- Твердое. Сюда относятся биотопливные брикеты. Это биоотходы, сырьем для которых является навоз или птичий помет. На основании разработанной технологии изготовление ведется путем просушки материала и дальнейшего его прессования. Другим вариантом твердого биотоплива являются гранулы, которые еще называются пеллетами. Для их производства используются отходы древесины в виде опилок, коры или щепы, а также может применяться солома.
- Жидкое. Сюда относятся такие вещества как биобутанол и биометанол, которые получаются из растительного сырья: хлопка, водорослей, рапса, сои. Полученное топливо используется для заправки двигателей.
- Газообразное. Это биогаз и биоводород. В первом случае сырьем выступают бытовые отходы, водоросли или трава. Биоводород получается путем проведения биотехнологических, биохимических или термохимических реакций.
Использование альтернативных источников энергии относится к настоятельной необходимости. Человечество с каждым годом потребляет все больше ресурсов, и этот процесс постоянно возрастает. Если сейчас не задуматься о будущем, то такое положение дел может закончиться катастрофой. Именно поэтому нужно переходить от классики до инноваций, о чем очень хорошо рассказывается в нашей работе.
Под крышей дома моего. Спрос на натуральную черепицу растет
По мнению экспертов, в настоящее время производство натуральной черепицы удивительным образом сочетает в себе многовековой опыт строителей и передовые новейшие технологии. Сегодня мы видим, как эталонный кровельный материал переживает свое второе рождение и пользуется огромным спросом и популярностью.
В современной строительной практике под натуральной черепицей подразумевают две ее разновидности: керамическую и минеральную. Основой для производства того и другого вида продукции является природное сырье: глина и кварцевый песок. Незначительные внешние отличия готовых изделий связаны с различиями в технологии их производства.
Принцип производства керамической черепицы насчитывает не одно столетие: добыча глиняного сырья, формование отдельных элементов, сушка и обжиг. Производство же минеральной (цементно-песчаной, бетонной) черепицы основано на самых современных технологиях: качественный портландцемент, вода, кварцевый песок с точно подобранным фракционным составом. Как отмечают эксперты, на крыше дома неспециалисту практически невозможно определить, какой вариант натуральной черепицы на кровле — оба будут выглядеть одинаково респектабельно и красиво.
Слагаемые комфорта
По словам руководителя технического отдела BMI BRAAS Россия Андрея Миронова, в настоящее время спрос на натуральную черепицу растет. Минеральная и керамическая черепица БРААС – самая популярная черепица на кровельном рынке России и стран СНГ. В России она производится с 1996 года на современных предприятиях в Москве и Краснодаре. Черепицей БРААС покрыто 25 млн кв. метров крыш при строительстве и реконструкции более 125 тысяч объектов, а также памятников архитектуры во всех регионах России, от Владивостока до Калининграда.
Черепичная кровля, отмечает эксперт, стабилизирует крышу, гасит шум дождя, успешно противостоит ураганному ветру. Благодаря большой тепловой инерции, нагреваясь днем, долго отдает накопленное тепло ночью, создавая под кровлей воздушный поток, который проветривает и просушивает конструкцию крыши. Кроме того, такая черепица – это самый экологичный кровельный материал. В доме под такой крышей создается особая атмосфера уюта и комфорта, необходимая для счастья жильцов. Разнообразие цветов, форм, поверхностей создают гармоничную завершенную архитектуру. Материал не подвержен коррозии и не горюч. И, конечно же, он подчеркивает красоту и самобытность дома, создает комфортный микроклимат и домашний уют внутри.
«Не поспорить и с тем, что натуральная черепица является долгосрочной и выгодной инвестицией в строительство собственного дома, а ее применение существенно повышает рыночную стоимость самого здания. Срок службы черепицы БРААС при минимальных затратах на эксплуатацию превышает 100 лет, с гарантией от производителя - 30 лет. Ни один материал, исключая цветные металлы, не обладает подобной долговечностью. Кровля, сложенная из мелкоразмерных минеральных или керамических черепичных плиток, как чешуя покрывает несущую конструкцию крыши, без напряжения приспосабливается к ее деформациям при усадке здания, температурных перепадах, ветровых и снеговых нагрузках. В случае повреждения, такую крышу легко восстановить, заменив лишь несколько необходимых элементов»,- рассказывает Андрей Миронов.
Вопрос цены
Если керамическая кровля уверенно возглавляет парад элитных натуральных материалов, то минеральная черепица заняла прочные позиции в более бюджетных проектах. Поэтому, выбрав керамику, домовладелец приобретает крышу на 100 лет и более. Остановившись на минеральной черепице, он получает внешний вид и свойства керамики и длительный срок службы за приемлемые деньги. В частности, стоимость минеральной черепицы БРААС начинается от 500 руб./м2.
Также необходимо помнить, подчеркивает Андрей Миронов, что окончательная стоимость готовой крыши будет складываться не просто из «цены за квадратный метр» самого материала, но и всех ее составляющих (пиломатериалы, утепление, монтажные работы, транспорт и т.д.). Кроме того, нужно обратить внимание на срок службы - чем дольше служит крыша, не нуждаясь в ремонте, тем пропорционально ниже конечная цена готовой кровли на год эксплуатации. Анализ показал, что стоимость кровли из натуральной черепицы вполне сопоставима со стоимостью кровли из металлочерепицы и мягкой кровли.
Рецепт современной архитектуры
Совершенные кровельные системы на основе натуральной черепицы позволяют возводить двухскатные, вальмовые, щипцовые, шатровые, мансардные и любые другие крыши с возможными уклонами от 10º до 90º. Каждому конкретному случаю, в зависимости от уклона кровли, соответствует то или иное конструктивное решение.
Декоративные свойства черепицы открывают практически безграничные возможности для творческих воплощений архитектора и самых изысканных пожеланий владельца дома. Например, отмечает Андрей Миронов, классические модели - «Франкфурт» и «Янтарь» - удачно применяются во многих архитектурных стилях, отличаясь в то же время лаконичной красотой и практичностью. Современный тренд - плоская черепица, и модели «ЭВО», «Тевива», «Турмалин» создают необычный дизайн крыш с четкими линиями и геометрией. Они безупречно подходят для домов в стиле хай-тек, а также для популярного эклектичного стиля, который сочетает в себе различные архитектурные направления. Выразительный профиль черепицы «Таунус» с широкой волной безукоризненно подчеркивает форму и красоту крыши дома. Впечатляющий эффект создает модель «Адриа», с высокой волной и гранулированной поверхностью, она передает атмосферу жизни в красивом средиземноморском городке с теплым ярким солнцем и ласковым морем. Потрясающая модель «Изумруд», ромбовидной формы, не имеющая аналогов на кровельном рынке, для тех, кто предпочитает эксклюзивность и необычный дизайн.
«Мировой шедевр и самая популярная модель керамической черепицы в Европе «Рубин» -лауреат престижных международных наград и премий за выдающийся дизайн и инновационные решения. В данной модели самая широкая цветовая гамма, разнообразие поверхностей и уникальные инженерные решения: черепица с переменным шагом, что обозначается буквой V- variable. Благодаря особой конструкции замка, можно скорректировать до 30 мм в стыке каждой пары черепиц и избежать необходимости подрезать материал, чтобы уместить его на скате. Кроме рядовой черепицы, призванной укрывать основную площадь ската, в ассортименте БРААС имеются элементы различных форм, требуемые для качественного и аккуратного оформления любого узла кровли. В целом, все наши модели черепицы отражают современный тренд, направленный на использование только безопасных, природных и экологически чистых материалов и технологий в строительстве», - добавляет Андрей Миронов.
ПЕНОПЛЭКС®: оптимальный утеплитель при повышенной влажности
Теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС® успешно применяется для защиты от потерь тепловой энергии в нижней части зданий и сооружений, где экструзионный пенополистирол является, по сути, безальтернативным материалом среди всех широко распространенных утеплителей.
Цоколь многоквартирного дома в Челябинске на ул. Ижевской, 56 защищен от потерь тепла с помощью теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС®. Из всех ходовых теплоизоляционных материалов только экструзионный пенополистирол, из которого изготовлены плиты ПЕНОПЛЭКС®, способен предоставить надежную теплозащиту строительным конструкциям в нижней части зданий и сооружений. Это объясняется высокой влагостойкостью материала — водопоглощение теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС® не превышает 0,5% по объему. Данная характеристика не присуща ни минеральной вате, ни беспрессовому пенополистиролу (ПСБ). Эти материалы имеют, соответственно, волокнистую и зернистую структуру, и вода легко проникает в пространство между волокнами минваты и зернами ПСБ. Закрытая мелкоячеистая структура ПЕНОПЛЭКС® этого не позволяет.
Минвата и ПСБ (который в разговорной речи еще называют пенопластом) не могут надежно защитить цоколь здания, поскольку эта конструкция подвергается рискам повышенного увлажнения. Перечислим основные факторы риска:
— капиллярное всасывание воды из грунта;
— впитывание влаги от снежного покрова зимой;
— длительное погружение конструкции в воду вследствие возможных подтоплений.
На качественном уровне обязательное применение материала с нулевым водопоглощением для теплозащиты цоколя очевидно. На количественном уровне это было доказано компанией «ПЕНОПЛЭКС» путем расчета приращения теплопроводности (т.е. ухудшения теплозащитных свойств) для различных утеплителей в условиях влажности. Расчеты были выполнены для трех видов самых распространенных утеплителей: минеральной ваты, пенопласта и экструзионного пенополистирола в пяти регионах страны (Москва, Санкт-Петербург, Краснодар, Екатеринбург, Новосибирск, Владивосток). Наиболее сильное увеличение теплопроводности получилось у ПСБ в Новосибирске — на 13,48%. У минеральной ваты наибольший показатель максимального приращения теплопроводности составил 4,4% в этом же регионе.
Подробнее результаты данной исследовательской работы представлены в СТО 54349294-001-2015 «Стандарт организации по применению ПЕНОПЛЭКС® в ограждающих конструкциях первых и цокольных этажей». Документ разработан силами компании совместно с НИИ Строительной физики РААСН, его может скачать с нашего сайта любой желающий.
Следует отметить, что теплозащитные свойства экструзионного пенополистирола лучше, чем у упомянутых утеплителей и в обычных условиях без повышенной влажности. ПЕНОПЛЭКС® имеет более низкий коэффициент теплопроводности — максимум 0,034 Вт/м∙°С. В числе его преимуществ перед другими теплоизоляционными материалами также можно отметить более высокую прочность на сжатие, экологическую безопасность, биостойкость, долговечность, удобство и всепогодность монтажа.