Конспект урока на тему "Эффективное использование электроэнергии"

"Бумажные" солнечные батареи Исследователи из Массачусетского технологического института обнародовали первые результаты нового исследовательского проекта, спонсированного итальянской нефтяной компании Eni. Проект включает в себя разработку солнечных батарей, толщиной с бумагу, которые можно использовать в качестве покрытия окон или крыш. Новые солнечные батареи в состоянии генерировать ток, достаточный для питания небольшого светодиодного дисплея. Исследовательская группа предполагает использование "бумажных" солнечных батарей на жалюзях и шторах или, возможно, даже на крышке ноутбука. Секрет технологии состоит в послойном производственном процессе, что может быть скорректирован с учетом различных потребностей. Для создания "бумажной" солнечной батареи используется пять слоев твердого материала, нанесенных на бумажную подложку, каждый слой имеет уникальное предназначение. В настоящее время эффективность таких солнечных батарей составляет всего 1 процент, но лаборатория ориентирована на увеличение ее до до четырех процентов.

Энергосберегающие квартиры

Небольшая Черногория, став независимой после распада Югославии, получила в наследство не только привлекательные для туристов морские пляжи, но и ряд нерешенных проблем. Стране не хватает электрической энергии, несмотря на незначительное количество промышленных потребителей.

Ситуация настолько серьезна, что Черногория вынуждена импортировать электроэнергию, тратя на эти цели десятки миллионов евро ежегодно. На обслуживание зданий и сооружений: на обогрев, вентилирование и кондиционирование, а также освещение улиц тратится львиная доля используемой электрической энергии.

Не так давно правительство страны приняло решение начать программу модернизации жилого фонда, что поможет сделать квартиры в Черногории энергоэффективными. Помощь в реализации задуманного окажут зарубежные специалисты из Скандинавии, Германии и Японии. На первом этапе на жилых домах в Тивате, Баре и Подгорице будут устанавливаться солнечные панели, способные аккумулировать энергию светила, а затем передавать ее на распределительные устройства. Через несколько лет квартиры в Черногории должны стать образцом энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Собственникам квартир, владельцам частных домов, отелей и магазинов предложат воспользоваться льготным кредитом для приобретения тепловых насосов, которые изготовят компании из Японии с учетом климатических особенностей Балканского полуострова. Оборудование будет использовать естественное тепло недр земли, а где это возможно и термальных источников. Тепловые насосы рассчитаны на работу на протяжении многих лет, а их мощности вполне достаточно для обеспечения энергией бытовых потребителей.

Для популяризации программ по энергосбережению на одной из центральных улиц Подгорицы установлено уникальное сооружение, совмещающее в себе функции парковки для велосипедов и станции подзарядки мобильных телефонов, ноутбуков и других устройств. На его крыше расположены солнечные аккумуляторы, которые и подают энергию для зарядки.

Не исключено, что авиабилеты в Черногорию скоро начнут покупать не только обычные туристы, но и все сторонники «зеленых» технологий. В ближайшие годы в стране должны планируется строительство небольших отелей, для обслуживания которых будет использоваться только природная энергия. При их возведении планируется применять только новые разработки и материалы, полученные в ходе вторичной переработки сырья. В некоторых гостиницах установят спортивные тренажеры, пользуясь которыми, отдыхающие одновременно будут вырабатывать небольшое количество энергии. Покупая авиабилеты в Черногорию и отдыхая в отелях нового поколения, туристы будут ощущать свою причастность к делу сохранения природной среды.

Программа по энергосбережению должна позволить Черногории к 2015 году отказаться от закупок электрической энергии за рубежом и привести к существенному сокращению потребляемых ресурсов.

Возобновляемая электрическая энергия

WSG, или Wave and Solar Energy Generator, является детищем корейских дизайнеров Сын Ву Юнга и Ким Мин Чуна, которые считают, что секрет экологичной энергии лежит в океанических приливах и солнце.

Концепция системы была разработана для создания возобновляемой электрической энергии из океанских приливов, волн и солнца в течение дня.

В ночь устройство продолжает генерировать энергию, используя силу приливов и волн. Электроэнергия, произведенная системой, передается на землю по подводным кабелям. В темное время суток система светится, служа в качестве ориентира для кораблей, используя небольшую часть генерируемой энергии.

Энергия ветра и биомасс

Датский комитет по климату прогнозирует, что к 2050 году страна сможет получать питание исключительно от энергии ветра.

Комитет также предсказал, что энергия ветра и биомасс сможет удовлетворить основную часть энергопотребления страны. Такая экологическая система также окажется и значительно дешевле, чем использование ископаемого топлива.

Согласно докладу, правительство должно немедленно начать выделять 0,5 процента своего годового ВВП на возобновляемые инвестиций в энергетику с целью удовлетворения амбициозных планов на 2050 год.

Батарея меньше песчинки.

Сегодня почти все устройства рассчитаны на питание от литий-ионных батарей, в том числе ноутбуки и мобильные телефоны. Ученые из DARPA решили улучшить эту технологию и разработать самые маленькие в мире литий-ионные батареи. Крупнейшая батарея будет меньше песчинки.

В будущем, крошечные батареи могут быть использованы для питания различной электроники и механических деталей малых микро - и даже наноустройств.

Инженер Джейн Чанг из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе работает над одним из компонентов для новых литий-ионных батарей. Она проектирует электролит, что позволит заряду протекать между электродами. Чан пытается достичь той же плотности мощности, как и у обычных литий-ионных батареи. "Но мы должны сделать ее намного меньшей", добавила она. Для того, чтобы достичь своей цели, Чанг объединилась с Брюсом Данном, еще одним исследователем из университета.

Несмотря на то, что еще предстоит сделать много работы, исследователям уже удалось создать некоторые из компонентов батарей. Эти компоненты должны быть объединены и интегрированы в целях создания функционирующего прототипа.

Чистая электроэнергия

Последние тенденции в совершенствовании энергетики почти добрались и до наших окон. Ученые из Брукхейвенской Национальной лаборатории и Лос-Аламосской национальной лаборатории разработали новый тип прозрачного тонкого материала, который, находясь на поверхности окон, эффективно генерирует чистую электроэнергию.

Разработанный материал состоит из полупроводниковых полимеров в сочетании с богатыми углеродом фуллеренами в форме футбольного мяча, что создает клеткоподобную молекулярную структуру, состоящую из 60 атомов углерода. Этот материал, при нанесении на поверхность, сам собирает и формирует микронные элементы, охватывающие площадь в несколько миллиметров.

Материал, за счет своей структуры, плотно упакован по краям, которые поглощают свет и генерируют энергию, в то время, как в центре материал относительно прозрачен. После небольших доработок, новый полимерный материал не только позволит генерировать энергию от окна, но и поможет в разработке новейших оптических индикаторов.

Биологические топливные элементы

В ближайшее время, кровь сможет производить электроэнергию. Исследователи из Китая и США разработали миниатюрные топливные элементы, которые могут производить электроэнергию из биологических жидкостей.

Команда из Университета Цинхуа в Пекине успешно создала топливные элементы путем соединения двух ферментов с помощью нанопроводов из полимерного композита, способных проводить одиночные протоны. Этот топливный элемент способен генерировать электроэнергию в крови человека и соке арбуза.

Исследования утверждают, что новые топливные элементы способны генерировать до 0,5-3 микроватт. Интегрированный с множеством сенсоров на основе нанопроводов для выполнения автономного зондирования, элемент может привести к разработке автономных наноустройств для мониторинга окружающей среды, биологических наук, персональной электроники и военной техники. IDTechEx, компания, которая проводит исследования и анализ по вопросам производства энергии, также верит в это.

Альтернативные источники энергии

Ключевые понятия: АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ.

Приведенные выше экологические проблемы, а также ограниченность топливных ископаемых (по оценкам геологов запасов нефти на Земле хватит не больше, чем на сто лет) заставляют ученых активно искать новые источники энергии (их называют альтернативными).

Опишем кратко эти источники энергии.

A.  Использование солнечной энергии 1    2    3

B.  Энергия термоядерного синтеза

C.  Приливная энергетика

D.  Ветроэнергетика    

E.  Нанотехнологии  1   2   3

 Воздействие крупных электростанций на окружающую среду

Ключевые понятия: ЭКОЛОГИЯ.

Широкое применение электроэнергии повышает производительность труда и улучшает условия жизни, но, к сожалению, все крупные электростанции оказывают вредное воздействие на окружающую среду.

    Тепловые электростанции - загрязняют воздух продуктами сгорания топлива и кроме того приводят к  «тепловому загрязнению» атмосферы.

    Атомные электростанции -   также становятся причиной теплового загрязнения окружающей среды, поскольку и в них используются тепловые двигатели. Кроме того, как показала практика, существует опасность аварий на атомных электростанциях, сопровождаемых выбросом радиоактивных веществ. Такие аварии происходили в разных странах мира в 70-80-х годах 20-го века и в Японии вначале 21-го (Фокусима), что заставило значительно повысить требования к уровню надежности атомных электростанций.

    В гидроэлектростанциях - тепловые двигатели не используются, поэтому работа таких электростанций не сопровождается тепловым загрязнением и нет опасности выброса радиоактивных веществ. Однако чтобы создать необходимую для работы электростанции разность уровней воды, приходится строить на реках высокие плотины, что приводит к возникновению искусственных «морей», то есть затоплению огромных территорий, которые выводятся из землепользования, меняются условия для жизни рыб и водорослей.

Задача 1

Задача 2

Задание 3

Для чего меняют напряжение  при передаче электроэнергии по проводам? О какой электростанции идёт речь на схеме и в какие другие виды превращается электроэнергия?

Возобновляемая энергетика

Начинающая компания, под названием Eight19, совместными усилиями с Кавендишской лабораторией Кембриджского университета, планирует внести свой вклад в развитие возобновляемой энергетики. Компания работает над новыми органическими солнечными батареями, которые могут сделать установку солнечных ячеек легче и дешевле.

Панели солнечных батарей Eight19 будут создаваться на основе гибкого прозрачного материала, который может быть легко развернут, предлагая универсальность и удобство использования. Компания утверждает, что органические фотоэлектрические элементы не работают подобно стандартным солнечным батареям, а работают по принципу фотосинтеза в растениях.

Эта новейшая технология может производить солнечные батареи, которые похожи на прозрачные пластмассовые листы, что легко могут быть установлены на ваших окнах. Кроме того, что новые солнечные батареи будет легче устанавливать, они будут значительно дешевле по сравнению с нынешними фотоэлектрическими батареями. Новой технологии органических солнечных элементов суждено перевернуть сферу возможных применений солнечных батарей.

Норвежская компания Nordic Power Systems направила свои усилия на развитие передовых топливных ячеек, которые могли бы питать будущие электрические транспортные средства и другие машины, использующие экологичную энергию.

В настоящее время проходит тестирование новейшего электрического блока питания, который будет сочетать дизельный реформер с толерантным топливным элементом.

Предыдущие испытания подтвердили работоспособность 200-В твердой топливной ячейки, которая работает на чистом водороде и водороде, полученном из дизельного топлива путем использования реформера. Калифорнийская фирма SAFCell Inc поддержала инициативу Nordic Power Systems (АПЛ) и помогла ей развивать свои наработки дальше. Используя 5.9 миллионов долларов предложенного ей финансирования, компания ожидает запустить на рынок свои топливные элементы к середине 2011.

Последняя зеленая инициатива Южной Кореи заключается в инвестировании около 8,2 миллиардов долларов в строительство гигантского морского ветропарка для разработки новых источников возобновляемой энергии.

Проект разрабатывается совместными усилиями Hyundai Heavy Industries и Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering и рассчитан на 500 турбин.

Система, которая будет построена недалеко от юго-западных городов Buan и Yeonggwang, планируется быть готовой к 2019 году. Мощности этой гигантской электростанции должно хватить для создания около 2500 мегаватт электроэнергии.

Прочитать § 41 и заполнить таблицу

Таблица  «Эффективное использование электроэнергии»
1. Вредное воздействие электростанций на окружающую среду
2. Альтернативные источники энергии.
3. Меры по экономии электроэнергии в быту

Токамак — сокращение от названия «тороидальная камера с магнитными катушками».

Устройство, предложенное академиком Сахаровым для удержания высокотемпературной плазмы при решении проблемы управляемого термоядерного синтеза.

 

Токамак — тороидальная магнитная ловушка.

По плазме, заключённой внутри тора, пропускают сильный ток, магнитное поле которого, складываясь с полем тороидального соленоида, образует конфигурацию, необходимую для равновесия и термоизоляции плазмы. Впервые разработан в Институте атомной энергии им. Курчатова.

ЭВОЛЮЦИЯ ОТРАСЛЕЙ

 /

Энергетика

фильтр

отображение:

·                                Миниатюры

·                                Список

·                                 ЭНЕРГЕТИКА

Шведские специалисты разработали морскую турбину, обеспечивающую рекордные мощности

Шведская компания Minesto представила свою последнюю разработку — новую мощную морскую турбину, которая предназначена для эксплуатации в водоемах с небольшой скоростью течения водных потоков

·                                 22 часа назад

·                                 1154

·                                 0

·                                 ЭНЕРГЕТИКА

Плавучая оффшорная ветряная электростанция «Фукусима» введена в эксплуатацию

В Япония запущена крупнейшая в мире плавучая ветряная электростанция неподалеку от АЭС «Фукусима». ВЭС получила свое название в честь одноименной атомной станции, на которой в марте 2011 произошла авария

·                                 1 день назад

·                                 446

·                                 0

·                                 ЭНЕРГЕТИКА

В Нижегородской области будет реализован пилотный проект по созданию умных электросетей

ОАО «МРСК Центра и Приволжья» реализует в Нижегородской области пилотный проект создания инновационной электрической сети. Эксперимент направлен на повышение эффективности режимов работы электросетей Богородского района

·                                 1 день назад

·                                 658

·                                 0

·                                 ЭНЕРГЕТИКА

В Москве прошел II Международный форум по устойчивой энергетике REF-2013 Moscow

12 ноября в Москве начал свою работу II Международный Форум по устойчивой энергетике REF-2013 Moscow, собравший ключевых игроков отрасли возобновляемой энергетики и энергоэффективности из, более чем, 20 стран мира

·                                 2 дня назад

·                                 1178

·                                 0

·                                 ЭНЕРГЕТИКА

Программа строительства мини-котельных, работающих на альтернативном топливе будет реализована в Андижане

В Андижане (Узбекистан) внедряется система отопления домов локальными котельными. На протяжении ряда лет обеспечение теплом жителей многоквартирных домов города Андижана оставалось проблемой номер один

·                                 2 дня назад

·                                 1532

·                                 2

·                                 ЭНЕРГЕТИКА

Модернизированные инверторы МАП позволили выйти «ЭнерджиВинд» на новый уровень качества

Модернизированные инверторы отечественного производства (многофункциональные автономные преобразователи — МАП) нашли применение в решениях компании «ЭнерджиВинд»: ветряных и солнечных электростанциях

·                                 2 дня назад

·                                 340

·                                 0

·                                 ЭНЕРГЕТИКА

Свершилось: солнечную энергию выгоднее потреблять, чем получать «зеленый тариф»

Да, именно так. По крайней мере в Германии. Развитие рынка солнечной генерации в привело к тому, что розничные рыночные цены на электроэнергию стали выше, чем актуальные выплаты за вырабатываемую электроэнергию

·                                 2 дня назад

·                                 254

·                                 2

·                                 ЭНЕРГЕТИКА

В Сингапуре взялись за развитие приливной энергетики. Первый объект запущен

Специалисты Наньянского технологического университета построили турбину, которая будет вырабатывать для Сингапура чистую электроэнергию при помощи приливов и отливов. Объект уже сдан в эксплуатацию

·                                 13 ноября 2013 г.

·                                 497

·                                 2

·                                 ЭНЕРГЕТИКА

Компания из Санкт-Петербурга приступила к проектированию солнечной электростанции на Алтае

Специалисты ОАО «Звезда-энергетика» начали работу над новым уникальным проектом – проектированием солнечной электростанции (СЭС), суммарной мощностью 5 МВт в поселке Кош-Агач, республика Алтай

·                                 12 ноября 2013 г.

·                                 687

·                                 0

·                                 ЭНЕРГЕТИКА

Китайский район ветряных полей максимально использует свой энергетический потенциал

По состоянию на начало ноября совокупная мощность подключенных к сети энергоблоков на ветроэлектростанциях в Синьцзян-Уйгурском автономном районе достигла 4,027 млн кВт, что составляет 12,25 % от общего объема мощности в районе

·                                 12 ноября 2013 г.

·                                 276

·                                 1