Вода источник энергии – ГЛАВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ЗДОРОВОГО ПИТАНИЯ ⋆ Citywoman — Водонагреватели, радиаторы, котлы отопления и другие товары для отопления и водоснабжения в Москве

Вода источник энергии – ГЛАВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ЗДОРОВОГО ПИТАНИЯ ⋆ Citywoman

Содержание

ГЛАВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ЗДОРОВОГО ПИТАНИЯ ⋆ Citywoman

Поговорим о важных функциях воды.

Вопреки, уже давно укоренившемуся в нашей голове мнению о том, что основной источник энергии для нашего организма это пища, преимущественно углеводы, ученые давно доказали, что вода также способна вырабатывать энергию внутри нашего организма.

Именно недооценка воды, как источника энергии является одной из главных причин накопления жира на нашем теле.Почему? Как мы уже говорили, мышечные волокна используют энергию АТФ для своей работы, все остальные клетки нашего организма, точно также, как и мышечные волокна содержат в себе заряженные энергией молекулы АТФ, которые они используют для своей жизнедеятельности.

Вода, во время усвоения организмом, точно также как и пища способна вырабатывать энергию.

Вода-главный источник энергии для организма.

Когда вода проникает в клетку, она не только поставляет пищу в клетку, но также вырабатывает гидроэлектрическую энергию, которая способна заряжать молекулы АТФ, точно так же как энергия пищи.

Пока организм получает достаточное количество воды, клетки постоянно заряжаются и производят свою работу максимально эффективно, но как только организм обезвоживается, в результате недостаточного поступления воды, клетки отдают энергию, запасенную в молекулах АТФ, т.е. они начинают ее расходовать, без подзарядки.

Соответственно отсутствие энергии, «вялое состояние», усталость заставляет нас чувствовать жажду, которую очень часто все путают с голодом. И люди, вместо того, чтобы начинать пить воду, которая требуется организму, попросту начинают кушать и давать энергию с пищей.

Чем больше мы кушаем, вместо того, чтобы употреблять воду, тем больше клетки начинают зависеть именно от энергии, поставляемой с пищей, и тем сложнее нам различить жажду и голод.

Разница этих двух источников энергии заключается в том, что вода легко выводится из нашего организма с мочой, к тому же она удаляет переработанные отходы. А вот лишняя пища, которую мы потребляем, она уже не сможет вывестись из организма, как вода, и все лишнее, съеденное нами, будет отправляться в жировые запасы. Больше всего от энергии воды зависит работа клеток мозга.

Наш мозг – это главный центр, управляющий всеми двигательными функциями, функциями распределения, а также мышления, памяти, внимания и т.д.

На все эти процессы нашему мозгу постоянно требуется энергия, и в случае ее нехватки, мозг тут же посылает сигнал о своих потребностях, он посылает сигнал – жажды. Этот сигнал распространяется не только в виде сухости во рту, как многие считают, к примеру, отсутствие внимания, говорит о том, что мозгу не хватает энергии, и он просто отключает мыслительные процессы. Точно также чувство усталости, слабость, вялость тоже говорит о том, что мозгу не хватает энергии и ему нужна вода.

И здесь ловушка, в которую попадают многие люди, заключается в том, что самый быстрый источник энергии для работы мозга, после воды – это углеводы, содержащие сахар. Как Вы знаете, по советам людей – чтобы поднять себе энергию можно съесть что-нибудь сладенькое. Так вот, мозг человека заставляет его тянуться к сладкому, когда ему не хватает энергии. Именно сахар в крови, поступаемый с углеводами, способен быстрее всех других питательных веществ, за исключением воды, дать необходимую энергию клеткам мозга, и те люди, которые не знают о роли воды, попадаются в эту ловушку и начинают просто есть.

Это и есть главная ошибка! Ошибка, которая влечет за собой накопление лишних жировых запасов.

В распоряжении мозга находится лишь 20% циркулирующей крови, а соответственно только 20% съеденных Вами углеводов поступит в мозг, остальные же 80% будут направлены в жир. Так как мозгу требуется постоянная энергия для всех своих функций, он будет постоянно ее требовать, и чем чаще Вы будете удовлетворять его требования, потребляя именно углеводы, вместо воды, тем больше будет появляться вероятность того, что Вы будете накапливать лишний жир.

Вода же имеет абсолютное преимущество, т.к. все лишнее легко выводится с мочой, к тому же вода способна гораздо быстрее привести мозг в нормальное состояние, т.к. для усвоения пищи требуется гораздо больше времени. Вода прямиком поступает в мозг и гораздо быстрее приводит его в нормальное состояние.

Когда Вы начнете потреблять достаточное количество воды, у Вас автоматически пропадет тяга к сахаросодержащим продуктам, т.е. к углеводам и больше появится желание потреблять белковую пищу, к тому же, как спортсменам она Вам необходима.

Но конечно исключить углеводы полностью Вы тоже не сможете из своего рациона, т.к. они в первую очередь нужны для работы мышц, также и для поддержания ряда других жизненно важных функций.

Пища должна лишь восполнять растраченные запасы нашего организма.

Вода – это главная составляющая всех клеток нашего организма.

Наши клетки состоят на 80% из воды и на 20% из всех остальных составляющих, и как мы уже упоминали, что производительность клеток будет зависеть от того на сколько хорошо Вы поддерживаете их жизнь. Клетка не может существовать без воды по одной простой причине, вся деятельность клеток происходит в воде и с ее участием.

Цитоплазма клетки представляет собой жидкую среду, содержащую в себе все составляющие клетки, иными словами клетка – это шарик, наполненный водой, в котором происходит вся клеточная жизнь.Вы не получаете воды в достаточном количестве

Содовая и кофе не считаются. Хотя они и являются жидкостями, фактически, кофеин в обоих напитках способен повышать потерю жидкости путем усиления диуреза (образование и выделение мочи). Когда это случается, организм начинает запасать воду. Обычный здравый смысл подсказывает нам, что 6-8 стаканов воды – количество, достаточное в течение одного дня. Если же вы интенсивно занимаетесь, вам нужно больше жидкости. В этом случае необходимо в среднем полгаллона-галлон (1 галлон=3,8 литра) в день, в зависимости от уровня подготовки.

Вода очищает организм от токсинов

Вода вымывает из организма токсины и другие конечные продукты обмена веществ. Вода особенно важна, если вы придерживаетесь диеты с высоким содержанием белка, поскольку помогает выводить избыток азота, мочевину (токсическое вещество) и кетоны. Если вы много едите, чтобы набрать вес, то вам необходимо больше воды. Этим вы поможете вашим почкам лучше выполнять свою работу.

Вода помогает метаболизировать жир

При недостаточном количестве воды, почки не могут работать должным образом. Когда такое случается, большое количество потребляемого вами поступает в печень. Печень превращает «отложенный» жир в энергию. Но когда печень выполняет работу почек, она сжигает меньше жира. А кроме всего прочего, вода снижает чувство голода.

Вода снижает удержание влаги

В разрез распространенному мнению, употребление воды может действительно помочь вам избавиться от излишнего «водного» веса. Когда воды поступает мало, организм видит нехватку и начинает накапливать воду. Эта вода хранится во внеклеточных областях. Другими словами, ваша кожа выглядит вялой и отекшей.

Вода поддерживает бодибилдера в форме

Слишком маленькое количество воды, и ваш организм забирает ее у других органов, таких как толстый кишечник. Когда такое происходит, у вас случается запор. К тому же, вода позволяет вам лучше переваривать пищу. Это особенно верно, когда вы потребляете более 4 000 калорий в сутки.

Вода помогает тем, кто употребляет слишком много соли

Если задержка воды – вечная проблема, то, может быть, в диете присутствует слишком много соли. Чем больше соли, том больше организм пытается задержать воды (чтобы снизить концентрацию). Либо уменьшите количество принимаемой соли, либо увеличьте количество воды.

Вода помогает добавкам работать лучше

Добавки, такие как креатин, работают лишь отчасти, поскольку они задерживают воду в клетках мышц, вследствие чего создаются условия для увеличения синтеза белка, необходимого для роста. Чтобы эти процессы происходили должным образом, вам необходимо много воды. К тому же, если вы очень интенсивно тренируетесь, вам нужны основные мега витамины. Многие витамины водорастворимы, и именно вода раскрывает их силу.

Какую воду лучше пить?

Дело в том, что обычная вода, которую мы потребляем, не может сразу проникнуть в клетки, т.к. молекулы такой воды превышают размер отверстий в клетках, через которые вода и проникает в них. Поэтому прежде чем усвоить обычную воду, организму сначала приходится ее переработать, отфильтровать и сделать аналогично той, что течет внутри нас.

Состав обычной воды немного отличается от состава воды, которая течет внутри нашего организма и именно поэтому ему приходится выполнять какую-то работу, прежде чем усвоить обычную воду. Мы Вам рекомендуем использовать талую воду.

Талая вода – это самая чистая высококачественная вода, которая не содержит хлориды, соли, вредные вещества и соединения.

Талая вода образуется в результате таяния льда и, следовательно, предварительно должна быть заморожена. По свойству и составу, талая вода ничем не отличается от воды, которая течет внутри нас, соответственно такая вода моментально насыщает клетки и гораздо быстрее придает человеку сил и энергии.

Если Вы не хотите использовать талую воду, то хотя бы используйте фильтры для очистки воды.

Приготовление талой воды.

1. Самый простой способ:

Заморозить сырую воду в обычном холодильнике – налить кастрюлю или миску и поставить на лист фанеры или картона в морозилку. После замерзания вытащить и оставить таять при комнатной температуре.

2. Этот способ даёт возможность полностью удалить дейтерий:

Когда вода начинает замерзать, удалите только что образовавшуюся корочку льда. Это дейтерий, он замерзает в первую очередь.

После того как заледенеет основная маса воды, ополосните застывший кусок под краном струёй холодной воды. Кусок должен стать прозрачным, так как вода удалит изо льда вредные примеси. Далее растопите лёд и пейте полученную талую воду.

3. Третий способ заключается в следующем:

Небольшое количество жидкости нагревают до температуры 94 – 96 0 С. Вода ещё не кипит, но уже струйками поднимаются пузыри. В этот момент кастрюлю снимают и резко охлаждают, затем замораживают и оттаивают воду. Приготовленная таким способом талая вода проходит все фазы своего круговорота в природе: испаряется, охлаждается, замерзает и тает. Эта вода особенно полезна – она обладает огромной внутренней энергией.

4. Четвёртый способ:

Воду (если водопроводную, то отстоявшуюся несколько часов для освобождения от растворенных газов) охлаждают в холодильнике до появления первого льда. Этот лед вылавливают и выбрасывают, так как в нем концентрируются те примеси, что “предпочитают” твердую фазу. Оставшуюся воду морозят дальше, пока большая ее часть (но не вся) превратится в лед. Этот лед вылавливают и используют по назначению. Оставшуюся жидкость выливают. так как в ней концентрируются примеси, “предпочитающие” жидкую фазу. Потери ориентировочно 5% в начале и 10% в конце.

5. Очищенная талая вода

Это очень хороший метод. Вода не только приобретает характерную структуру, но и отлично очищается от многих солей и примесей. Для этого холодную воду выдерживают в морозильнике (а зимой – на балконе) до тех пор, пока примерно половина ее не замерзнет. В середине объема остается не замерзшая вода, которую выливают. Можно протыкать лед шилом, раскалив его на огне, или как-то разламывать – в общем, так или иначе воду надо удалить. Лед же оставляют таять. Главное – экспериментальным путем найти время, требуемое для замерзания половины объема. Это может быть и 6, и 16 часов. Идея заключается в том, что сначала замерзает чистая вода, большинство же соединений остается в растворе. Вспомните морской лед, который состоит из почти пресной воды, хотя образуются на поверхности соленого моря. И если нет бытового фильтра, то такой очистке можно подвергать всю воду для питья, каш, супов, чая, не считаясь даже с потерей части целебной силы при нагреве. Колоссальный эффект дает и одно лишь освобождение от ненужных веществ.

6. Для большего эффекта можно воспользоваться двойным очищением.

Сначала дать воде отстояться, затем заморозить. Дождаться, когда образуется тонкий первый слой льда. Этот лед удаляют – в нем содержатся некоторые вредные быстрозамерзающие соединения. Затем повторно замо

www.citywoman.info

Вода-источник энергии | sibac.info

Вода для нас – самое привычное и простое вещество. Вода и жизнь неразделимы. Любая органическая жизнь, любое семя или зародыш свое существование начинают именно в воде. Вода является идеальной основой биологической жизни, причем не только на Земле, но и везде во Вселенной. В то же время вода таит в себе множество загадок. Учёные все еще продолжают исследовать воду, находя все больше и больше интересных фактов: вода способна запоминать информацию, может быть использована как альтернативный источник энергии. Энергия воды, ровно как и энергия солнца или воздуха, является возобновляемым источником энергии, так необходимым в сложившихся условиях. Все прекрасно понимают, что внутренние Земные ресурсы не безграничны и рано или поздно они закончатся (причем, учитывая постоянно растущий «аппетит» человечества, это произойдет скорей рано, чем поздно). Поэтому проблема поиска альтернативных источников энергии так важна сегодня, а вода предлагает нам одно из решений этой проблемы.

Цель исследования:

— изучить зависимость силы тока от количества воды;

— изучить зависимость силы тока от длины электрода;

— изучить зависимость силы тока от числа ячеек;

Задачи исследования:

1) использовать экологически чистые природныересурсы, для создания альтернативной электроэнергии;

2) создать «экофонарь»;

Материалы (см.рис.№1):

1) соль;

2) вода;

3)медная проволока;

4)алюминиевые болты;

5)посуда с ячейками.

I. Глава. Теория воды

Энергия воды, пожалуй, одна из первых энергий, которую люди научились использовать в своих целях. Первый химический источник тока был изобретён итальянским учёным Алессандро Вольта в 1800 году. Это был «элемент Вольта» — сосуд с солёной водой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, с проволочными токовыводами. Затем учёный собрал батарею из этих элементов, которая впоследствии была названа «вольтовым столбом». Это изобретение впоследствии использовали другие учёные в своих исследованиях. Так, например, в 1802 году русский академик В. В. Петров сконструировал вольтов столб из 2100 элементов для получения электрической дуги. Химический источник энергии- источник тока, в котором энергия протекающих в нём химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию.

С быстро растущей потребностью в электроэнергии человек начал задумываться над тем, как получить это самое электричество при минимальных затратах. Вспомнить хотя бы первые речные мельницы. Принцип их работы прост и в то же время гениален: движущийся поток воды вращает колесо, преобразуя кинетическую энергию воды в механическую работу колеса. По сути все современные гидроэлектростанции работают именно так же. С одним важным дополнением: далее механическая энергия преобразуется в электрическую.

Энергию воды, наряду с солнечной энергией, а также ветровой энергией можно рассматривать как возобновляемый источник энергии. Запасов нефти, угля и газа на настоящий момент осталось не очень много, их расход увеличивается с каждым годом, поэтому происходит поиск альтернативных источников энергии, одним из которых является вода и я решила использовать воду для создания электрической батареи.

II.Глава Эксперименты

Я сделала батарейку следующим способом:

1.Делаем контакты: берем медную проволоку и накручиваем на конец алюминиевого болта, делаем 12 таких электродов.

2.Создаем батарейку: берем нашу посуду и в каждую ячейку кладем соль и заливаем водой, затем помещаем в посуду электроды (в одну ячейку кладем конец алюминиевого болта, а в другую медную) и так из одной в другую меняем концы.

Эксперимент №1. Исследование зависимости силы тока от количества

воды.

В 1-ом случае: кладем по 1-ой чайной ложке соли и заливаем сверху 1-ой чайной ложкой воды. В результате получаем ЭДС источника 0,5 В (см. рис. №2).

Во 2-ом случае: увеличиваем количество воды в 2-раза, и получаем источник с ЭДС 4,8В (см. рис. №3).

вывод: чем больше будет количество воды, тем выше ЭДС источника и лампочка горит ярче.

Эксперимент №2. Исследование зависимости силы тока от длины

электрода

В 1-ом случае: используем 3 см-вые алюминиевые болты, и получаем источник с ЭДС 4В (см.рис.№4).

Во 2-ом случае: увеличиваем длину в 2-раза, и получаем источник с ЭДС 5,1В (см.рис.№5).

вывод: если увеличить длину электродо, то и повышается ЭДС источника и лампочка горит ярче.

Эксперимент №3. Исследование зависимость силы тока от числа ячеек

В 1-ом случае: используем 12 ячейковую посуду , и получаем источник с ЭДС 5,1В (см.рис.№6).

Во 2-ом случае: увеличиваем число ячеек в 2-раза, и получаем источник с ЭДС 9В (см.рис.№7)

вывод: если увеличить число ячеек, то и ЭДС источника повышается и лампочка горит ярче.

Заключение

Используя результаты этих экпериментов можно создать экофонарик (см.рис.№8). При условии увеличения размеров ячеек и электродов можно создать мини источник для оснащения элекроэнергией целого здания.

Приложение.

Рис 1. Материалы для конструкции батарейки

Рис. 2. Источник с ЭДС 0,5В Рис. 3. Источник с ЭДС 4,8В

Рис. 4. Источник с ЭДС 4В Рис. 5. Источник с ЭДС 5,1В

Рис. 6. Источник с ЭДС 9В Рис. 7. Источник с ЭДС 5,1В

Рис. 8 Экофонарь.

Список литературы:

Бесплатное электричество, или как сделать батарейку на 9В из воды. [Электронный ресурс] – Режим доступа –http://m.youtube.com/watch?v=YUIHWK-a3Zk (дата обращения 16.12.15г.)
Горбенко О.Н., Рожкова А.А. Использование воды, как источника энергии, статья [Электронный ресурс] – Режим доступа – http://sitewater.ru/energiya-vody.html (дата обращения 15.03.16г).
Дасоян М. А. Химические источники тока. учеб. пособие, 2-е изд. Л.: Энергия, 1969- 435с.
Романов В.В., Хашев Ю.М. Химические источники тока, учеб.пособие, 2-е изд. -М.: Советское радио, 1978. — 263 с.

sibac.info

Вода — источник энергии.

Иногда так бывает, что появляется хорошее настроение или вдохновение при встрече с интересным человеком и в особенности после общения с ним. Вот и в этот раз, после рассказа Анастасии о прекрасно проведенных выходных днях, о незабываемых впечатлениях, сразу же появилось желание написать о воде, как источнике энергии.

Но в начале, ее короткий рассказ.

«Река Южный Буг — сердце украинского Подолья. Катамаран, две байдарки и чудесная команда, с которой мы прошли в сплаве более 46 км. Я никогда не могла подумать, что Винницкая область может быть настолько красивой: могущественная река, гранитные скалы, что стоят на его защите и лес, который живет в гармонии с маленькими селами и их жителями.

Последняя стоянка была в поселке Печоры, где когда-то Константин Потоцкий (1816 — 1857) построил невероятный красоты парк и мельницу.

Мы общались с чудесными людьми Всеволодом и его внуком Алешей, которые живут в семейном доме, и развивают зеленый туризм. Что особенно приятно, Алеша приглашает молодежь попробовать пожить в селе. Значит, есть перспектива с созданием рабочих мест переселения городского населения в сельские районы. В это место хочется приехать снова не только из-за природы, но и за сокровищами, которые оставила семья Потоцких».

Среди разнообразия альтернативных видов энергии, особое место занимает вода, как источник энергии. И не случайно, эволюция развития человеческого общества напрямую связано с использованием энергии воды. Человек давно понял, что можно использовать энергию движущейся и падающей воды.

Развитие всей цивилизации обязано этим возможностям, а вначале на берегах рек и у водопадов стали строить мельницы, лесопилки и другие сооружения, которые в своей работе использовали силу водных потоков. Но по мере развития технического прогресса, с изобретением электричества, необходимость в строительстве сооружений у источников воды отпало. В механизмах, в качестве привода стали использовать электрическую энергию.

Однако, с ростом потребления электрической энергии начались интенсивные поиски наиболее дешевого его производства. И человек понял, что самой природой созданы условия для сооружения гидроэлектростанций, преобразующих энергию воды в электрический ток. Занимаясь строительством больших гидростанций, мы незаслуженно забыли малую гидроэнергетику.

И только энтузиасты, изобретатели и самоучки, которые хотели получить независимый источник электрической энергии в своем доме, неустанно совершенствовали конструкции механизмов на использовании энергии малых рек. Об одном из немногих таких энтузиастов я писал в этом материале.

Находясь в постоянном поиске чего-то нового и интересного в направлении малой энергетики, для обеспечения еще одним альтернативным источником энергии частного домовладения я познакомился с материалами компании AGRO-T, который соответствовал моим поискам. В этом материале как раз идет речь о домашней электростанции.

Что мне особенно понравилось, так это детальный анализ применения малых гидротурбин. Их уникальность в сравнении с другими альтернативными источниками энергии солнца и ветра. Привязка таких агрегатов к конкретным условиям. Технические характеристики и производимая электрическая мощность от скорости водяного потока. Даны расчеты и чертежи. Все это подтверждает, что материал представляет интерес исходя из практического опыта и применения.

Судите сами.

« Малые Гидро Турбины (250 — 5000W) предоставляют индивидуальным пользователям интересные бизнес модели.

Пользователи имеют доступ к использованию собственной микро гидроэлектростанции — турбине, получению собственной электроэнергии, а в случае ее излишков, передача ее простыми методами в общую электрическую сеть.

Модель привлекательна в отдаленных районах и не только для стран, которые имеют проблемы с электроэнергией, но и для стран, которые имеют электроэнергию в достатке. Питание в этих отдаленных районам может быть обеспечено из автономной сети, которая не является такой дорогостоящей, как строительство других, более крупных гидросооружений и гидросистем. Малые гидроэлектростанции и микротурбины не являются конкурентами для крупных гидроэлектростанций, они обеспечивают экономически и экологически разумной альтернативной энергией объекты в отдаленных районах.

Все больше и больше индивидуальных пользователей начинают получать электроэнергию через солнечные батареи, ветровые турбины, гидроэлектростанции. Наши Микрогидроэлектростанции использующие воду как источник энергии, могут быть объединены с альтернативными источниками для того, чтобы позволить пользователю создать индивидуальные электрические системы.

Конкуренция в сравнении с солнечными панелями PV (photovoltaic) и дизель-электрическим генератором

Затраты на производство кВт.ч энергии различаются в зависимости от скорости реки амортизационного времени установки.

В целом установка предназначена для 10 лет жизненного цикла.

• Стоимость использования дизельного топлива для получения электроэнергии 0,30 Euro/кВт.ч

• Солнечные панели становятся конкурентоспособными с 0,17 Euro/kВт.ч

• Малая гидроэнергетика наиболее конкурентоспособна с 0,10 до 0,15 Euro/kВт.ч

• Малые гидроэлектростанции могут быть объединены с солнечными панелями и дизельгенераторами

Рынок, где могут применяться такие мини ГЭС по сегментам (приоритет по размеру рынка).

• децентрализованная электрификация (пример: дома расположенные недалеко от водоема)

• модульные установки в системе каналов разных стран

• зеленая электроэнергия при подключении к общей сети

• сельскохозяйственный рынок (с дизельным приводом ирригационных насосов для поливных ситем, фермы, пастбища)

• мобильные и временные сооружения (для работы удаленных антенных комплексов, зарядных станций и оборудования, службы быстрого реагирования MЧС)

Выпускаемая продукция — минитурбины до 5 kВт, для рек с течением от 1,0 м/с

Преимущества использования.

• Выпускается в двух вариантах: «плавающий» с поплавками для работы на поверхности и «углубленный» в воде с креплением якорями ко дну реки, канала или чеков

• Возможность масштабирования, модульная система, т.е. использование нескольких агрегатов по 5kВт. До 1000 мВт,в одной системе.

• Один агрегат позволяет в год произвести до 42.000 kВт.ч, больше чем соответствующие ветровые и солнечные установки

• В отличии от других гидросистем строительство не разрушает ландшафт и экосистему водоема и не меняют русло реки

• Получаемый постоянный или переменный ток может поступать как общую сеть, так и использоваться для зарядки блоков акуумуляторных батарей

• В ночное время, при малом использовании электроэнергии, ее избыток может передаваться для работы других потребителей

• Оборудование недорогое, легко транспортируется и перемещается в случае необходимости, легко собирается в рабочий комплект и просто в эксплуатации

• Оборудование успешно работает на малых реках, где невозможно и неэффективно строительсво обычных гидросооружений с плотинами

• Оборудование позволяет обеспечить электроэнергией места где отсутствует общая сеть, например сельскохозяйственные сооружения, небольшие поселения, удаленные туристические комплексы, выносные пункты питания

• Оборудование легко развертывается для применения во время чрезвычайных ситуаций, эффективно заменяет дизельные электростанции (использование гидротурбин в 2-5 раз дешевле использования дизельэлектростанций, не требуется подвоз дизельного топлива, масел)»

Источник – компания AGRO-T

Опыт компании подтверждает, что применение малых турбин позволяет использовать воду как источник энергии весьма эффективно и вполне финансово доступно. Это вызовет несомненный интерес у жителей, домостроения которых находятся вблизи малых рек. Такие технологии доступны многим людям, как тем, которые не имеют близко расположенных электрических сетей, так и тем, кто хочет иметь независимый источник электроснабжения.

Надеюсь, данная информация пришлась многим по вкусу, и удалось узнать новое и интересное в части использования энергии воды. Все замечания и предложения можете оформить в комментариях или поделиться в соцсетях, нажав кнопки ниже.

Если вам понравился материал — поделитесь с друзьями, кликнув на одну из кнопок!

old.savenergy.info

Энергия воды

Вода – источник жизни на земле. Это одно из самых уникальных и удивительных явлений на нашей планете, обладающее множеством уникальных свойств, использование которых может быть очень выгодно и полезно для человека. Энергия воды, ровно как и энергия солнца или воздуха, является возобновляемым источником энергии, так необходимым в сложившихся условиях. Все прекрасно понимают, что внутренние Земные ресурсы не безграничны и рано или поздно они закончатся (причем, учитывая постоянно растущий «аппетит» человечества, это произойдет скорей рано, чем поздно). Поэтому проблема поиска альтернативных источников энергии так важна сегодня, а вода предлагает нам одно из решений этой проблемы.
Итак, энергия воды, пожалуй, одна из первых энергий, которую люди научились использовать в своих целях. Вспомнить хотя бы первые речные мельницы. Принцип их работы прост и в то же время гениален: движущийся поток воды вращает колесо, преобразуя кинетическую энергию воды в механическую работу колеса. По сути все современные гидроэлектростанции работают именно так же. С одним важным дополнением: далее механическая энергия преобразуется в электрическую.

Энергию воды грубо можно разделить на три типа по ее виду, в котором она преобразовывается:
      1. Энергия приливов/отливов. Вообще само явление отлива очень интересно и долгое время оно никак не могло быть объяснено. Большие массивные (и разумеется близкие к Земле) космические объекты, такие как Луна или Солнце, действием своей гравитации приводят к неравномерному распределению воды в океане, создавая «горбы» из воды. Из-за вращения земли начинается движение этих «горбов» и их перемещение к берегам. Но из-за того же вращения Земли, положение океана относительно Луны изменяется, уменьшая тем самым действие гравитации.
      Во время прилива заполняются специальные резервуары, располагающиеся на береговой линии. Резервуары образуются благодаря дамбам. Во время отлива вода начинает свое обратное движение, которое и используется для вращения турбин и преобразования энергии. Важно, чтобы разница высот во время прилива и отлива была как можно больше, иначе подобная станция просто не сможет себя оправдывать. Поэтому приливные электростанции создаются, как правило, в узких местах, где высота приливов достигает хотя бы 10 метров. Например приливная станция во Франции в устье реки Ранее.
Но такие станции имеют и свои минусы: создание дамбы приводит к увеличению амплитуды приливов со стороны океана, а это влечет за собой затопление суши соленой водой. Как следствие – изменение флоры и фауны биологической системы, причем не в самую лучшую сторону.
      2. Энергия морских волн. Несмотря на то, что природа этой энергии весьма схожа с вышеописанной, ее все же принято выделять в отдельную ветвь. Данный вид энергии обладает довольно высокой удельной мощностью (приблизительная мощность волнения океанов достигает 15 кВт/м). Если высота волны будет около двух метров, то это значение может увеличиться до 80 кВт/м. Разумеется, это идеализированные данные, потому что перевести всю энергию волнения в электрическую не удастся, но все же коэффициент преобразования довольно высок – 85%.
На сегодняшний день использование энергии морских волн не особо распространено из-за ряда сложностей, возникающих при создании установок. Пока эта сфера находится только на стадии экспериментальных исследований.
      3. Гидроэлектростанции. А этот вид энергии стал доступным для человека благодаря совместной «работе» трех стихий: воды, воздуха и, конечно же, солнца. Солнце испаряет с поверхности озер, морей и океанов воду, образуя облака. Ветер перемещает газообразную воду к возвышенным областям, где она конденсируется и, выпадая в виде осадков, начинает стекать обратно к своим первоисточникам. На пути этих потоков ставятся гидроэлектростанции, которые перехватывают энергию падающей воды и преобразуют ее в электрическую. Мощность, вырабатываемая станцией, зависит от высоты падения воды, поэтому на ГЭС стали создаваться дамбы. Они так же позволяют регулировать величину потока. Разумеется создание такого огромного сооружения стоит очень дорого, но ГЭС полностью себя окупает благодаря неисчерпаемости используемого ресурса и свободного доступа к нему.

У данного типа энергии, по аналогии с остальными, имеются как плюсы, так и минусы. Так же как в случае использования энергии приливов, создание ГЭС приводит к затоплению большой площади и нанесению непоправимого ущерба местной фауне. Но даже с учетом этого обстоятельства можно говорить о высокой экологичности ГЭС: они наносят только локальный ущерб, не загрязняя атмосферу Земли. В попытках уменьшить ущерб, наносимый станциями разрабатываются все более новые методы их работы, постоянно совершенствуется конструкция самих турбин. Одним из предложенных методов стало «накачивание» аккумуляторов. Вода, прошедшая через турбины не утекает дальше, а накапливается в больших резервуарах. Когда нагрузка на ГЭС становится минимальной, за счет энергии атомной или тепловой станции сохраненная вода перекачивается обратно вверх и все повторяется. Этот метод выигрывает как по экологическим, так и по экономическим показателям.
Еще одну очень интересную область придумали эксперты Комиссии по атомной энергетике в Гренобле, Франция. Они предлагают использовать энергию падающего дождя! Каждая падающая капля обладает своим воздействием. Попадая на пьезокерамический элемент, она воздействует на него физически, что приводит к возникновению электрического потенциала. Далее электрический заряд видоизменяется (так же как в микрофонах электрических сигнал преобразуется в колебания). Благодаря многообразию своих форм, вода обладает поистине громадным энергетическим потенциалом.
На сегодняшний день гидроэнергетика уже весьма развита и составляет 25% от мирового производства электроэнергии, а учитывая темпы ее развития можно смело говорить, что она является весьма перспективным направлением.

energy-source.ru

Альтернативная энергия | источники, виды, использование

Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.

В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.

Что такое альтернативная энергия?

Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).

Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».

Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.

Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.

Ресурсы возобновляемой энергии

Солнечный свет
Водные потоки
Ветер
Приливы
Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
Геотермальная теплота (недра Земли)

Альтернативные виды энергии

1. Солнечная энергия

Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.

Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.

Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.

Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop.

2. Ветроэнергетика

Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).

Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.

Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.

3. Гидроэнергия

Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.

Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.

4. Волновая энергетика

Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.

Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.

Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.

5. Энергия приливов и отливов

Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.

Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.

6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.

Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.

7. Энергия жидкостной диффузии

Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.

8. Геотермальная энергия

Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).

Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.

Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.

Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.

9. Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.

Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.

Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).

Третье поколение – биотопливо из водорослей.

Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.

Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.

Плюсы и минусы альтернативной энергии

Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.

Преимущества:

Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.

Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.

Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.

Недостатки и проблемы:

Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.

Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.

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

Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.

Возобновляемая энергия в мире

Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.

Германия

40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.

Исландия

У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.

Швеция

После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.

Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.

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

Китай

В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.

Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.

Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.

Альтернативная энергия в России

Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.

Виды возобновляемой энергии в России

Солнечная энергия

Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.

Ветровая энергетика

Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».

Гидроэнергетика

Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».

Геотермальная энергетика

За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.

Биотопливо

Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.

Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.

Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии

Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.

First Solar Inc.

Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.

Vestas Wind Systems A/S

Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.

Atlantica Yield PLC

Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.

ABB Ltd. Asea Brown Boveri

Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.

Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?

invlab.ru

Вода, как источник электрической энергии

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что вода является источником не только тепловой энергии и энергии, заключенной в водороде и кислороде, но и источником электрической энергии. Вспомним мощь грозовых разрядов. Они являются источником электрической энергии, генерируемой из воды в облаках. Теперь можно сказать, что мы вплотную приблизились к моделированию и управлению этими разрядами в лабораторных условиях.

Структуру молекулы воды с полным набором электронов названа нами заряженной структурой (рис. 219, а). Существуют возможности формирования молекулы воды не с десятью электронами, а с девятью (рис. 219,b) или с восьмью (рис. 219, c).

Если молекула воды потеряет один электрон атома водорода (рис. 219, а справа), то такую модель назовем полу заряженной (рис. 219, b). Если же молекула воды потеряет два электрона и , принадлежавших двум атомам водорода, то она станет разряженной (рис. 219, с).

Рис. 219: а) схема заряженной молекулы воды; b) схема полузаряженной молекулы воды; с) схема разряженной модели молекулы воды

Главные различия между заряженной (рис. 219, а) и разряженной (рис. 219, с) молекулами воды заключаются в том, что в ячейках первого и второго (осевых) электронов атома кислорода заряженной молекулы воды находятся по два спаренных электрона, а в разряженной молекуле воды (рис. 219, с) — по одному электрону и поэтому у нас есть основания назвать их не спаренные электроны.

Если гипотеза о разном количестве электронов в молекулах воды подтвердится, то этот факт окажется решающим при получении электрической энергии при электролизе воды. Он определит причину положительных и отрицательных результатов многочисленных экспериментов, которые ставились для проверки факта существования электрической энергии при электролизе воды и при явлениях её кавитации. Если вода содержит больше заряженных молекул, то эксперимент даст положительный результат. При большем количестве разряженных молекул результат будет отрицательный. Примерные расчеты показывают наличие разницы в массе одного литра заряженной и разряженной воды. Её можно зафиксировать современными измерительными приборами.

Количество кулонов электричества, которое генерируется в одном литре воды при потере каждой молекулой воды лишь одного электрона, будет равно произведению числа Авагадро на количество молей молекул воды в одном литре

Кулонов. (383)

Учитывая, что один ампер-час составляет 3600 кулонов электричества, находим минимальную электрическую ёмкость одного литра воды

Ач. (384)

Экспериментальные исследования также показывают, что при определенных режимах плазменного электролиза воды в электролитическом растворе формируется электрический потенциал, значительно превышающий потенциал, подводимый к раствору. В результате этого в электролитическом растворе генерируется электрическая энергия, превышающая электрическую энергию, вводимую в раствор.

Анализ энергий связи между электронами и протонами атомов водорода в кластере из двух молекул воды (рис. 219) показывает возможность реализации различных вариантов разрыва этих связей.

В обычных условиях рвется связь между двумя протонами и , принадлежащих атомам водорода в молекулах воды (рис. 220). Возможен одновременный разрыв связей и . В последнем случае выделяется молекула водорода. Реализация того или иного вариантов разрыва связей зависит от температуры среды, в которой находятся молекулы воды.

Рис. 220. Схема кластера из двух молекул воды

Если, например, молекулы воды находятся в парообразном состоянии в облаке, то реализация разрыва приведет к формированию в облике положительно заряженных молекул воды. В другом облаке, с другой температурой, возможен разрыв связей или и формирование в облаке отрицательно заряженных и ионов , из которых формируется водород, кислород и озон в процессе грозового разряда.

Поскольку реализация того или иного варианта разрыва связей зависит от температуры, то, зная энергии связей, мы сможем моделировать этот процесс и использовать его для получения электрической энергии из воды.

Наши исследования показывают, возможность значительного уменьшения затрат энергии на получение водорода из воды. Это позволит использовать водород и кислород, получаемый из воды для получения электрической энергии.

Сейчас считается, что основным потребителем водорода будут топливные элементы. Обусловлено это тем, что в результате экологически чистого процесса соединения водорода с кислородом в топливном элементе получается самая распространенная экологически чистая электрическая энергия. Главная проблема в этом деле – высокая стоимость топливных элементов (рис. 221).

Обратим внимание на факт, который остаётся незамеченным специалистами по топливным элементам. Эффективность топливных элементов зависит, прежде всего, от эффективности использования электрических возможностей самого водорода. Если учесть количество электронов, принадлежащих атомам водорода и участвующих в формировании электрической энергии топливного элемента, то эффективность физико-химического процесса этого элемента оказывается менее 1%. Проведем этот расчет для топливного элемента, генерирующего 30кВтч электроэнергии при расходе 2 кг (2/0,09=22,2 ) жидкого водорода в час. Поскольку моль газообразного водорода равен 22,4 литрам, то для выработки 30 кВтч электрической энергии надо израсходовать 22222,22/22,4=992,06 молей молекулярного водорода.

Рис. 221. Схема работы твёрдотопливного элемента

Напомним, что числом Фарадея называется величина, равная произведению числа Авагадро на заряд электрона . Измеряется эта величина в Кулонах (Кл) на один моль вещества

Кл/моль. (385)

Если все протоны 992,06 молей молекулярного водорода передадут свои электроны в электрическую сеть топливного элемента, то в результате сформируется Кулонов электричества. Это потенциальные возможности 22,2 молекулярного водорода. Как же используются эти возможности современными топливными элементами?

Рассматриваемый топливный элемент работает при напряжении 100 Вольт, поэтому при выработке 30кВтч в его электрической цепи циркулирует ток 30000/100=300 Ач. При 1 Ампер-часе расходуются 3600 Кулонов электричества, а при 300Ач — 1080000,0 Кулонов. Если потенциальное количество Кулонов электричества, содержащихся в 22,2 водорода (191437818,2 Кулонов), взять за 100%, то реальное количество Кулонов электричества, генерируемое топливным элементом, составит

. (386)

Вот где главные резервы повышения эффективности топливных элементов!

Главная причина очень низкой (0,57%) электрической эффективности топливного элемента — подача в него молекулярного водорода. Есть все основания надеяться, что минимум десятикратное увеличение этой эффективности — дело ближайшего будущего.

Специалистам, занимающимся исследованиями топливных элементов, следует обратить внимание на важность анализа воды, получаемой в результате работы топливных элементов. Мы уже показали, что молекулы воды могут содержать, как все 10 электронов (заряженная вода, рис. 219, а), так и 8 электронов (разряженная вода, рис. 219, с). Если вода чистая (без примесей), то должна существовать разница в весе одного литра заряженной и разряженной воды, которую можно легко обнаружить. Чем больше в воде, образовавшейся после работы топливного элемента, разряженных молекул, тем эффективнее используются в нем энергетические возможности водорода.

Приведенные расчеты показывают, что энергетические возможности водорода в топливных элементах используются пока лишь примерно на 0,6%. Увеличение этого показателя в 10 раз будет эквивалентно переходу на водородную энергетику во всех сферах человеческой деятельности.

Японские исследователи, зная результаты наших теоретических и экспериментальных исследований и имея неограниченное финансирование, уже реализовали процесс получения минимума электричества из воды. Они смогли подобрать материалы электродов, которые реализуют описанный процесс не в топливном элементе, а в электролизёре (рис. 222, а).

Эту технологию реализовала японская компания Genepax Co Ltd. Новые топливные элементы, разработанные компанией, названы «Water Energy System (WES).

На конференции Genepax демонстрировало электролизный электрогенератор с выходной мощностью в 300 Ватт. Электролизный электрогенератор был запущен в работу водяным насосом от сухой батареи. После того, как энергия начинает производиться электролизным электрогенератором, система переходит в рабочий режим с выключенным водяным насосом.

В настоящий момент топливная батарея выдает на выходе напряжение в 25-30 В. Всего в батарее около 40 топливных элементов по 0.5-0.7 В в каждом. Энергетическая плотность не менее чем . Площадка, на которой в каждом элементе происходит реакция составляет 10X10 см.

Рис. 222: а) фото японского электролизёра получающего электричество из воды; b) первый японский мини автомобиль, приводимый в

движение электролизным электрогенератором

Genepax изначально планировало развивать 500 ваттные системы, но испытало трудности в обеспечении материалами для МЕА, что привело к фокусированию на производстве, прежде всего 300 ваттных систем.

В будущем, компания планирует производить одно киловатные системы для использования в домах и электрокарах. Вместо того чтобы использовать чисто электрические машины, компания предлагает использовать МЕА, как генераторы для зарядки второй батареи во время езды. Конечно, начальные достижения японцев выглядят пока скромно, если учесть, что отделение от каждой молекулы воды одного электрона позволяет получить из каждого литра воды 1490 Ач. У обычных автомобильных аккумуляторов средняя величина этого показателя равна 60 Ач. Из этого следуют значительные теоретические резервы электричества в воде, но реализуется пока их мизерная часть. Увеличение этой части – в знании новой теории микромира.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Детальный анализ процессов нагрева и электролиза воды показал, что уже существуют действующие лабораторные модели импульсных нагревательных и электролизных элементов, уменьшающие расход энергии на нагрев и электролиз воды в десятки раз. Разработан и первичный импульсный электромеханический источник питания таких нагревательных и электролизных элементов. Это импульсный электромотор-генератор. Он выполняет функции вращающегося трансформатора. Роль первичной обмотки у него выполняет обмотка возбуждения ротора, а роль вторичной обмотки выполняет обмотка статора. Электромагнитные полюса ротора и статора позволяют управлять процессами их сближения и удаления, и таким образом — многократно уменьшать сопротивление вращению ротора при одновременном генерировании очень энергоёмких импульсов ЭДС самоиндукции, которые значительно увеличивают эффективность вращающегося трансформатора – электромотора-генератора по сравнению с обычным трансформатором.

У нас уже появилась уверенность в том, что первичными носителями всех видов энергии являются элементарные творения Природы. Она творит их из разряжённой субстанции, заполняющей всю Вселенную. Главные из них: электрон, фотон, протон, нейтрон. Электрон — главный носитель двух видов энергии: электрической и тепловой. Электрическую энергию он генерирует своим поведением, а тепловую – фотонами, которые он излучает при импульсных переходах из одного состояния в другое. Кроме этого, электрон преобразует свою электрическую энергию в механическую. И лишь недавно человек понял, что самым экономным процессом преобразования электрической энергии в механическую энергию является импульсный процесс. Первые четыре модели импульсных электромоторов-генераторов человек уже изготовил и испытал. Для изготовления и испытания пятой модели у государства не нашлось денег, а потомки напишут: «деньги были, но не хватило человеческого интеллекта у тех, кто распоряжался этими деньгами».

10 альтернативных источников энергии, о которых вы ничего не знали

Для решения проблемы ограниченности ископаемых видов топлива исследователи во всем мире работают над созданием и внедрением в эксплуатацию альтернативных источников энергии. И речь идет не только о всем известных ветряках и солнечных батареях. На смену газу и нефти может прийти энергия от водорослей, вулканов и человеческих шагов. Recycle выбрал десять самых интересных и экологически чистых энерго-источников будущего.

Джоули из турникетов

Тысячи людей каждый день проходят через турникеты при входе на железнодорожные станции. Сразу в нескольких исследовательских центрах мира появилась идея использовать поток людей в качестве инновационного генератора энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оснастить каждый турникет на железнодорожных станциях генераторами. Установка работает на вокзале в токийском районе Сибуя: в пол под турникетами встроены пьезоэлементы, которые производят электричество от давления и вибрации, которую они получают, когда люди наступают на них.

Другая технология «энерго-турникетов» уже используется в Китае и в Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект нажатия на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или дверей-турникетов. Концепция голландской компании Boon Edam предполагает замену стандартных дверец при входе в торговые центры (которые обычно работают по системе фотоэлемента и сами начинают крутиться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом производить электроэнергию.

В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже появились. Каждая из них производит около 4600 киловатт-час энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит неплохим примером альтернативной технологии по выработке электричества.

Водоросли отапливают дома

Водоросли стали рассматриваться в качестве альтернативного источника энергии относительно недавно, но технология, по мнению экспертов, очень перспективна. Достаточно сказать, что с 1 гектара площади водной поверхности, занятой водорослями, в год можно получать 150 тысяч кубометров биогаза. Это приблизительно равно объёму газа, который выдает небольшая скважина, и достаточно для жизнедеятельности небольшого поселка.

Зеленые водоросли просты в содержании, быстро растут и представлены множеством видов, использующих энергию солнечного света для осуществления фотосинтеза. Всю биомассу, будь то сахара или жиры, можно превратить в биотопливо, чаще всего в биоэтанол и биодизельное топливо. Водоросли — идеальное эко-топливо, потому что растут в водной среде и не требуют земельных ресурсов, обладают высокой продуктивностью и не наносят ущерба окружающей среде.

По оценкам экономистов, к 2018 году глобальный оборот от переработки биомассы морских микроводорослей может составить около 100 млрд долларов. Уже существуют реализованные проекты на «водорослевом» топливе — например, 15-квартирный дом в немецком Гамбурге. Фасады дома покрыты 129 аквариумами с водорослями, служащими единственным источником энергии для отопления и кондиционирования здания, получившего название Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.

«Лежачие полицейские» освещают улицы

Концепцию выработки электроэнергии при помощи так называемых «лежачих полицейских» начали реализовывать сначала в Великобритании, затем в Бахрейне, а скоро технология дойдет и до России. Все началось с того, что британский изобретатель Питер Хьюс создал «Генерирующую дорожную рампу» (Electro-Kinetic Road Ramp) для автомобильных дорог. Рампа представляет собой две металлические пластины, немного поднимающиеся над дорогой. Под пластинами заложен электрический генератор, который вырабатывает ток всякий раз, когда автомобиль проезжает через рампу.

В зависимости от веса машины рампа может вырабатывать от 5 до 50 киловатт в течение времени, пока автомобиль проезжает рампу. Такие рампы в качестве аккумуляторов способны питать электричеством светофоры и подсвечиваемые дорожные знаки. В Великобритании технология работает уже в нескольких городах. Способ начал распространяться и на другие страны — например, на маленький Бахрейн.

Самое удивительное, что нечто подобное можно будет увидеть и в России. Студент из Тюмени Альберт Бранд предложил такое же решение по уличному освещению на форуме «ВУЗПромЭкспо». По подсчетам разработчика, в день по «лежачим полицейским» в его городе проезжает от 1000 до 1500 машин. За один «наезд» автомобиля по оборудованному электрогенеретором «лежачему полицейскому» будет вырабатываться около 20 ватт электроэнергии, не наносящей вред окружающей среде.

Больше, чем просто футбол

Разработанный группой выпускников Гарварда, основателей компании Uncharted Play, мяч Soccket может за полчаса игры в футбол сгенерировать электроэнергию, которой будет достаточно, чтобы несколько часов подпитывать LED-лампу. Soccket называют экологически чистой альтернативой небезопасным источникам энергии, которые нередко используются жителями малоразвитых стран.

Принцип аккумулирования энергии мячом Soccket довольно прост: кинетическая энергия, образуемая от удара по мячу, передается крошечному механизму, похожему на маятник, который приводит в движение генератор. Генератор производит электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе. Сохраненная энергия может быть использована для питания любого небольшого электроприбора — например, настольной лампы со светодиодом.

Выходная мощность Soccket составляет шесть ватт. Генерирующий энергию мяч уже завоевал признание мирового сообщества: получил множество наград, был высоко оценен организацией Clinton Global Initiative, а также получил хвалебные отзывы на известной конференции TED.

Скрытая энергия вулканов

Одна из главных разработок в освоении вулканической энергии принадлежит американским исследователям из компаний-инициаторов AltaRock Energy и Davenport Newberry Holdings. «Испытуемым» стал спящий вулкан в штате Орегон. Соленая вода закачивается глубоко в горные породы, температура которых благодаря распаду имеющихся в коре планеты радиоактивных элементов и самой горячей мантии Земли очень высока. При нагреве вода превращается в пар, который подается в турбину, вырабатывающую электроэнергию.

На данный момент существуют лишь две небольшие действующие электростанции подобного типа – во Франции и в Германии. Если американская технология заработает, то, по оценке Геологической службы США, геотермальная энергия потенциально способна обеспечить 50% необходимого стране электричества (сегодня ее вклад составляет лишь 0,3%).

Другой способ использования вулканов для получения энергии предложили в 2009 году исландские исследователи. Рядом с вулканическими недрами они обнаружили подземный резервуар воды с аномально высокой температурой. Супер-горячая вода находится где-то на границе между жидкостью и газом и существует только при определенных температуре и давлении.

Ученые могли генерировать нечто подобное в лаборатории, но оказалось, что такая вода встречается и в природе — в недрах земли. Считается, что из воды «критической температуры» можно извлечь в десять раз больше энергии, чем из воды, доведенной до кипения классическим образом.

Энергия из тепла человека

Принцип термоэлектрических генераторов, работающих на разнице температур, известен давно. Но лишь несколько лет назад технологии стали позволять использовать в качестве источника энергии тепло человеческого тела. Группа исследователей из Корейского ведущего научно-технического института (KAIST) разработала генератор, встроенный в гибкую стеклянную пластинку.

Такой гаджет позволит фитнес-браслетам подзаряжаться от тепла человеческой руки — например, в процессе бега, когда тело сильно нагревается и контрастирует с температурой окружающей среды. Корейский генератор размером 10 на 10 сантиметров может производить около 40 милливат энергии при температуре кожи в 31 градус Цельсия.

Похожую технологию взяла за основу молодая Энн Макосински, придумавшая фонарик, заряжающийся от разницы температур воздуха и человеческого тела. Эффект объясняется использованием четырех элементов Пельтье: их особенностью является способность вырабатывать электричество при нагреве с одной стороны и охлаждении с другой стороны.

В итоге фонарик Энн производит довольно яркий свет, но не требует батарей-акуумуляторов. Для его работы необходима лишь температурная разница всего в пять градусов между степенью нагрева ладони человека и температурой в комнате.

Шаги по «умной» тротуарной плитке

На любую точку одной из оживленных улиц приходится до 50000 шагов в день. Идея использовать пешеходный поток для полезного преобразования шагов в энергию была реализована в продукте, разработанном Лоуренсом Кемболл-Куком, директором британской Pavegen Systems Ltd. Инженер создал тротуарную плитку, генерирующую электроэнергию из кинетической энергии гуляющих пешеходов.

Устройство в инновационной плитке сделано из гибкого водонепроницаемого материала, который при нажатии прогибается примерно на пять миллиметров. Это, в свою очередь, создаёт энергию, которую механизм преобразует в электричество. Накопленные ватты либо сохраняются в литиевом полимерном аккумуляторе, либо сразу идут на освещение автобусных остановок, витрин магазинов и вывесок.

Сама плитка Pavegen считается абсолютно экологически чистой: ее корпус изготовлен из нержавеющей стали специального сорта и переработанного полимера с низким содержанием углерода. Верхняя поверхность изготовлена из использованных шин, благодаря этому плитка обладает прочностью и высокой устойчивостью к истиранию.

Во время проведения летней Олимпиады в Лондоне в 2012 году плитку установили на многих туристических улицах. За две недели удалось получить 20 миллионов джоулей энергии. Этого с избытком хватило для работы уличного освещения британской столицы.

Велосипед, заряжающий смартфоны

Чтобы подзарядить плеер, телефон или планшет, необязательно иметь под рукой розетку. Иногда достаточно лишь покрутить педали. Так, американская компания Cycle Atom выпустила в свет устройство, позволяющее заряжать внешний аккумулятор во время езды на велосипеде и впоследствии подзаряжать мобильные устройства.

Продукт, названный Siva Cycle Atom, представляет собой легкий велосипедный генератор с литиевым аккумулятором, предназначенным для питания практически любых мобильных устройств, имеющих порт USB. Такой мини-генератор может быть установлен на большинстве обычных велосипедных рам в течение считанных минут. Сам аккумулятор легко снимается для последующей подзарядки гаджетов. Пользователь занимается спортом и крутит педали — а спустя пару часов его смартфон уже заряжен на 100 поцентов.

Компания Nokia в свою очередь тоже представила широкой публике гаджет, присоединяемый к велосипеду и позволяющий переводить кручение педалей в способ получегия экологически безопасной энергии. Комплект Nokia Bicycle Charger Kit имеет динамо-машину, небольшой электрический генератор, который использует энергию от вращения колес велосипеда и подзаряжает ей телефон через стандартный двухмиллиметровый разъем, распространенный в большинстве телефонов Nokia.

Польза от сточных вод

Любой крупный город ежедневно сбрасывает в открытые водоемы гигантское количество сточных вод, загрязняющих экосистему. Казалось бы, отравленная нечистотами вода уже никому не может пригодиться, но это не так — ученые открыли способ создавать на ее основе топливные элементы.

Одним из пионеров идеи стал профессор Университета штата Пенсильвания Брюс Логан. Общая концепция весьма сложная для понмания неспециалиста и построена на двух столпах — применении бактериальных топливных ячеек и установке так называемого обратного электродиализа. Бактерии окисляют органическое вещество в сточных водах и производят в данном процессе электроны, создавая электрический ток.

Для производства электричества может использоваться почти любой тип органического отходного материала – не только сточные воды, но и отходы животноводства, а также побочные продукты производств в виноделии, пивоварении и молочной промышленности. Что касается обратного электродиализа, то здесь работают электрогенераторы, разделенные мембранами на ячейки и извлекающие энергию из разницы в солености двух смешивающихся потоков жидкости.

«Бумажная» энергия

Японский производитель электроники Sony разработал и представил на Токийской выставке экологически чистых продуктов био-генератор, способный производить электроэнергию из мелко нарезанной бумаги. Суть процесса заключается в следующем: для выделения целлюлозы (это длинная цепь сахара глюкозы, которая находится в зеленых растениях) необходим гофрированный картон.

Цепь разрывается с помощью ферментов, а образовавшаяся от этого глюкоза подвергается обработке другой группой ферментов, с помощью которых высвобождаются ионы водорода и свободные электроны. Электроны направляются через внешнюю цепь для выработки электроэнергии. Предполагается, что подобная установка в ходе переработки одного листа бумаги размером 210 на 297 мм может выработать около 18 Вт в час (примерно столько же энергии вырабатывают 6 батареек AA).

Метод является экологически чистым: важным достоинством такой «батарейки» является отсутствие металлов и вредных химических соединений. Хотя на данный момент технология еще далека от коммерциализации: электричества вырабатывается достаточно мало – его хватает лишь на питание небольших портативных гаджетов.

Смотреть далее: 10 самых красивых ветряных электростанций мира

recyclemag.ru