Технические науки/5. Энергетика.

Челухин Владимир Алексеевич

д.т.н., проф. Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета (ГОУ ВПО «КнАГТУ»), Россия.

Миронова Вера Сергеевна

ассистент кафедры, Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет(ГОУ ВПО «КнАГТУ»), Россия.

К вопросу использования энергии перепада суточных температур

Ухудшение состояния окружающей среды человека – одна из актуальнейших общемировых проблем современности. В условиях научно-технической революции масштабы негативного влияния человеческой деятельности на природную среду продолжают нарастать. Главные причины ухудшения экологической обстановки – загрязнение окружающей среды продуктами сгорания углеводородного топлива - угля, нефти, сланцев, газа. При этом данные виды топлива являются не возобновляемыми. Поэтому разработка новых источников энергии и альтернативных методов, действие которых основано на использовании возобновляемых ресурсов на сегодняшний день является одной из актуальных проблем. Подобная энергетикабазируется на использовании энергии ветра, Солнца, геотермальной, биоресурсах, энергии рек. Однако, существует энергия перепада суточных температур, которая на данный момент совершенно не используется. Причем в сравнении с имеющимися альтернативными методами получения энергии, здесь существуют определенные преимущества.

Рассмотрим достоинства и недостатки указанных альтернативных методов получения электрической энергии.

Солнечная энергетика – преобразует энергию солнечных лучей с помощью солнечных батарей, и насборе сконцентрированной солнечной энергии при помощи зеркал, которые собирают солнечную энергию и преобразуют его в тепло.

Достоинства:

- неисчерпаемость источника;

-безопасна для окружающей среды.

Недостатки:

- необходимость размещения только там где много солнца;

- удалены от мест массового потребителя энергии;

- зависимость от погоды и времени суток;

- необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.

Ветроэнергетика - специализируется на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую или в любую другую.

Достоинства:

- экологический чистый источник энергии;

- использует возобновляемые ресурсы.

Недостатки:

- зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством;

- шум от взаимодействия ветрового потока с лопастями ветростанций;

- места предпочтительной установки ветростанцийзачастую удалены от потребителей энергии.

Биоэнергетика — производство энергии из биотоплива различных видов. Биоэнергетикой считается производство энергии как из твердых видов биотоплива (щепа, отходы древесины, лузги, соломы и т. п.), так и биогаза, и жидкого биотоплива различного происхождения.

Достоинства:

- в отличие от других видов альтернативных источников энергии, биоэнергетика может использоваться в любом регионе мира, вне зависимости от климатических условий;

- производство биотоплива частичнорешает проблемы экологии автотранспорта и потребления нефтепродуктов;

- отсутствие загрязнения почвы и воды отходами.

Недостатки:

- низкая эффективность;

- сложность стабилизации процесса сжигания.

Гидроэнергетика - преобразование энергии водного потока в электрическую энергию.

Достоинства:

- относительно дешевая электроэнергия;

- работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу;

- быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности.

- отсутствие вредных выбросов в атмосферу.

Недостатки:

- затопление больших площадей пахотных земель;

- любая плотина – потенциально опасный объект;

- на горных реках плотины опасны из-за высокой сейсмичности районов;

- приводят к перестройке экосистем рек и прилегающей к ним местности.

Геотермальная энергетика - производство электрической энергии за счёт энергии геотермальных источников.

Достоинства:

- практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.

Недостатки:

- возможное расположение только там, где есть горячие источники;

- негативное влияние на окружающую среду, из-за содержания большого количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка, кадмия, мышьяка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

Рассмотрим теперь возможности использования перепада температур.Как известно, температура воздуха постоянно меняется со сменой дня ночью и наоборот. В среднем такой перепад колеблется в пределах 10° - 25°С. Хотя в Российской федерации есть регионы, где этот перепад значительно выше, например, в Уренгое зафиксирован перепад в 80° С. Воздействие подобного изменения температуры на различные материалы вызывает, в частности, изменение их линейных размеров. Причем сила, которая возникает при изменении линейных размеров тел, например, металла, весьма велика и её можно использовать для получения энергии. Данный способ получения энергии более выигрышен по сравнению ранее указанными по следующим соображениям.

Достоинства:

- возможность использования без привязки к определенному месту;

- стабильность;

- относительная несложность использования и простота обслуживания;

- реализация в любом масштабе;

- возможность применения как децентрализованного источника энергии;

- совершенно экологически чистый источник энергии;

Недостатки:

- перепад температуры происходит относительно медленно - в течении 24 часов.

Наиболее предпочтительны для такого преобразователя устройства ёмкостного типа. Работает такой преобразователь на принципе скачкообразного изменения ёмкости. Возможно также применение и других способов преобразования этой энергии.

Литература:

1. Челухин В. А. Емкостные электромеханические преобразователи тепла. – Изв. вузов СССР – Электромеханика, 1985, №5, с. 90.

2. Кононов Ю. Д.. Энергетика и экономика. Проблемы перехода к новым источникам энергии. – М.: Наука, 1981. – 190 с.

3. Нетрадиционные источники энергии. – М.: Знание, 1982. – 120 с.