Alternatīvā enerģija

Vikipēdijas raksts
Pārlēkt uz: navigācija, meklēt
Split-arrows.svg
Ir ierosinājums sadalīt šo rakstu atsevišķos rakstos

Saules, vēja un biomasas enerģija ir tie saucamie alternatīvie jeb ekoloģiskie enerģijas resursi, kas izmantojami kā alternatīva degviela, tos plaši izmanto visā pasaulē, pēdējos gados arvien vairāk - arī Latvijā. Speciālisti Latvijas meteoroloģiskos apstākļus uzskata par piemērotiem alternatīvo energoresursu izmantosanā, jo itsevišķi ņemot vērā globālās sasilšanas efektus - aizvien sausākas vasaras, spēcīgākas vēja plūsmas un vētras.

Vēja enerģija[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Trīsspārnu vēja ģenerators
Pamatraksts un citi raksti: Vēja enerģija un Vēja turbīna

Vēja enerģiju izmanto kopš seniem laikiem. Arheoloģiskie pētījumi liecina, ka Ēģiptē buru laivas lietoja jau pirms 5000 gadiem. [Ķīna|[Ķīnā]] vienkāršas vējdzirnavas būvēja 200—400 gadus pirms mūsu ēras. Vēja enerģija ir pieejama vienmēr, arī aukstajos gadalaikos, un šobrīd tas ir visātrāk augošais energoresurss pasaulē.[nepieciešama atsauce] Vēja ģeneratoru enerģijas izmaksas ir salīdzinoši mazas — tā var konkurēt ar atomenerģiju, ogļu un dabas gāzes enerģiju, pie tam nav atkarīgas no kurināmo cenu izmaiņām un nepiesārņo apkārtējo vidi.

Biomasas enerģija[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pamatraksts: Biomasas enerģija

Biomasa ir organiskas izcelsmes resurss, kura enerģija ķīmiskās pārveides rezultātā tiek pārvēsrta siltuma, mehāniskajā un elektriskajā enerģijā. Biomasu var izmantot dažādos veidos: bioenerģijā (iedalās:"biosiltums", kas ir siltumenerģija un "bioelektrība"- elektroenerģija, kas tiek iegūta no biomasas), biokurināmais: visi kurināmie, kas tiek saražoti no biomasa, ieskaitot cieto kurināmo (skaidas, šķeldu, malku, granulas), šķidro (bioetanolu, biodīzeļdegvielu, bioeļļas) un gāzveida (biogāzi, ūdeņradi un citas gāzes). Biomasu izmanto arī šķiedru un citu vielu ražošanā.

Galvenie biomasas resursu veidi:[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

  • Ātraudzes mežsaimniecības (vītols papele, ekalipts)
  • Labības un citu augu valsts pārstāvji
  • Cukura saturošie augi
  • Cieti saturošie augi
  • Eļļu saturošie augi
  • Meža atlikumi
  • Atkritumi un pārpalikumi no lauksaimniecības sektora (dzīvnieku mēsli, salmi u.c.
  • Organiskā cietā frakcija no sadzīves atkritumiem
  • Notekūdeņu dūņas
  • Rūpnieciskie atkritumi (no pārtikas un papīra ražošanas uzņēmumiem)
  • u.c

Siltumenerģijas un elektroenerģijas ražošana koģenerācijas ciklā[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Kombinētā siltumenerģijas un elektroenerģijas ražošana ir ļoti piemērota maza mēroga lietojumam. Tā var tikt izmantota, lai nodrošinātu gan telpu apkuri, gan karstā ūdens padevi individuālām ēkām vai ēku grupām. Papildus saražotā elektroenerģija var tikt nodota arī tīklā. Šī relatīvi jaunā tehnoloģija ir sasniegusi tādu attīstības līmeni, kad tiek uzstādītas koģenerācijas stacijas ar jaudu no 50 līdz 500 kWel.

Siltumenerģijas ražošana[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Šobrīd vairākumā gadījumu par galveno izmantoto biomasas veidu siltumenerģijas ieguvei tiek uzskatīta koksne. Tiešais sadegšanas process siltumenerģijas ražošanai un tvaika cikls ir uzskatāmi jau par komerciāliem procesiem, kuru efektivitāte nepārtraukti tiek uzlabota un samazināts radītais emisiju piesārņojums. Pastāv divas dažādas metodes siltumenerģijas ražošanā: mazas jaudas apkures sistēmas un centralizētas siltumapgādes sistēmas. Pirmajā gadījumā visbiežāk kā kurināmaios tiek izmantoti koka bluķi, granulas, šķelda un citi kurināmie, bet otrajā gadījumā, kad siltumenerģijas ražošana lielākoties tiek nodošināta, izmantojot kustīgo ārdu katlus, par kurināmo var tikt izmantota gan šķelda, gan kūdra, gan no atkritumiem iegūts kurināmais, gan koksnes atlikumi, gan arī zāģu skaidas un salmi.

Biodīzeļa ražošana[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Rapšu eļļa ir galvenā rūpniecības izejviela (84% kā izejmateriāls). Citi izejmateriālu veidi ir saulespuķu eļļa, sojas eļļa vai arī capšanai paredzētā eļļa (eļļa, kas iegūta no dārzeņu pārpalikumiem). Tehnoloģiju attīstība ir notikusi tieši pēdējo gadu laikā, lai paplašinātu rūpniecisko izejvielu bāzi, kā arī lai uzlabotu procesa tehnoloģijas, nodrošinot elastīgumu dažādu rūpniecisko izejvielu pārstrādē. Biodīzelis kā nesajaukta degviela arvien vairāk tiek izmantota autotransportā. Īpaši plaši tas notiek Vācijā.

Ģeotermālā enerģija[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Geizers Islandē

Ģeotermālā enerģija savu nosaukumu ieguvusi no grieķu vārdiem geo, kas nozīmē "zeme" un therme, kas nozīmē "siltums". Šajā gadījumā enerģijas ražošanai izmanto siltumu, kas atrodas zemes iekšienē. Zemes kodols ir nokaitēts sarkans, tā temperatūra ir 50000 C. Dažreiz karsti izkusuši ieži vai magma iznāk virspusē vulkānu izvirdumu laikā. Šī ir tā milzīgā enerģija, ko ģeotermiskās spēkstacijas cenšas izmantot siltuma vai elektrības ražošanai. Rokot zemē caurumu temperatūra 1km dziļumā paceļas apmēram par 17 - 300C. Ģeotermiskā aka var būt līdz 2500m dziļa. Ūdens ar ko tiek piepildīta krātuve ( tas var būt vienkārši lietus ūdens ), tiek sasildīts līdz tvaikam, un to var izmantot elektrības ražošanai. Ir vēl iespēja, ka karsto ūdeni izmanto mājas apsildei. Globāli ģeotermiskā enerģija sastāda 0,06% no kopējā saražotā enerģijas daudzuma, līderis ir Islande ar 86%. Pavisam ģeotermiskās spēkstacijas ir uzceltas 20 pasaules valstīs. ASV ģeotermiskā enerģija spētu nodrošināt Sanfrancisko pilsētas enerģijas patēriņu.

Saules enerģija[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pamatraksts: Saules enerģija

Saules enerģijas galvenā priekšrocība ir tā, ka tā ir pieejama visur, tēpēc nav vajadzības tērēt kurināmo, kas piesārņo gaisu ar izplūdes gāzēm. Svarīgi ir tas, ka saules enerģiju var izmantot arī tad, kad tā nemaz nespīd, jo globālais starojums sastāv no tiešā un izkliedētā starojuma. Saules radiācijas ilgums un intensitāte ir atkarīga no gadalaika, klimatiskajiem apstākļiem un ģeogrāfiskā stāvokļa. Gada globālais starojums uz horizontālās virsmas saules joslas reģionos uz 1 m2 var sasniegt 2200 kW/h, Ziemeḷeiropā tā maksimālais lielums ir 1100 kW/h. Vidējais gada rādītājs standarta saules kolektoram (3,9 m2) ir atuveni 15 kW/h dienā, vasarā - 24 kW/h, ziemā - 6 kW/h dienā. Viens šāds kolektors spēj nodrošināt apsildi līdz 30 m2 lielā mājā. Gadā viens standarta saules kolektors rada vidēji 5500 kW/h siltuma. Tā kalpošanas laiks ir 20 - 30 gadi, tas nozīmē, ka savas darbības laikā šī iekārta spēj saražot 110 000 - 165 000 kW/h. Saule dod mums enerģiju divos veidos - kā gaismu un siltumu. Gada laikā saņemam no tās apmēram 10 000 reižu vairāk enerģijas, nekā pasaule spēj patērēt, taču nemākam pilnā mērā un efektīvi izmatot šo bagātību. Pagaidām pazīstamākais saules enerģijas izmantošanas veids ir saules kolektori un saules baterijas.

Saules kolektori[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pamatraksts: Saules kolektori

Saules kolektori ir paredzēti, lai saules starojumu pārveidotu siltuma enerģijā. Parasti to izmanto, lai sasildītu ūdeni. Ir dažādu veidu kolektori - plakani, cauruļtipa, koncentrējošie kolektori. Saules kolektori ir vienkārši, un atšķirībā no saules baterijām tos ir iespējams izgatavot pašu spēkiem. Parasti šādi pašu spēkiem gatavoti saules kolektori ir ar ievērojami zemāku efektivitāti, jo netiek pielietots speciāls saules enerģiju absorbējošs pārklājums, kas neļauj izstarot savākto siltumu atpakaļ atmosfērā.

Vēsturiski tiek izmantotas divas metodes, lai izmantotu saules siltumu:

  1. Pasīvā metode – bez aktīviem līdzekļus, piemēram, sūkņiem, ventilatori un siltummaiņiem. Pasīvajā saules sildīšanas metodē izmanto dabas enerģiju, piemērām, radiāciju, dabisko konvekciju, termosifonu termiskās materiālu īpašību sakopojums lai nodrošinātu ūdens sildīšanu un cirkulāciju. Pasīvās sistēmas ir definētās kā tādas sistēmas, kurās siltuma enerģijas plūsma ir dabiska: ar vadītspēju, ar radiāciju, un dabisku konvekciju.
  2. Aktīvā metode – Aktīvajā solārajā sildīšanas metodē izmanto sūkņus un ventilatorus lai uzlabotu šķidruma plūsmas ātrumu un siltuma pārnesi.

Pasaules un Latvijas tirgos ir pieejami trīs tipu saules kolektori:

  1. plakanie jeb plākšņveida (glazētie un neglazētie);
  2. vakuuma karsto cauruļu;
  3. vakuuma u-tipa.

Visi kolektoru veidi atšķiras ne tikai ar to dizainu, bet arī ar savām siltumtehnikas un efektivitātes īpatnībām.

Saules kolektors ir galvenā sastāvdaļa no saules termālās sistēmas, kas pārveido saules radiāciju siltumā, ko var izmantot ūdens apsildei peldbaseinos, karstā ūdens sasildīšanai, telpu apkurei un pat siltuma ražošanai rūpniecības procesiem.

Plakanais kolektors[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pamatraksts: Plakanais kolektors

Plakanajam kolektoram ārējais segums ir no caurspīdīga materiāla (stikls vai plastikāts), un aiz tā atrodas plakans absorbētājs, kas uztver saules starus un pārveido tos siltumā. Cauri kolektoram plūst ūdens vai gaiss, kas uzņem siltumu un aizvada to tālāk. Absorbējošo plāksi izgatavo no alumīnija, tērauda vai vara. Absorbējošās virsmas tiek pārklātas ar melnu krāsu, lai samazinātu atstarošanu. Vidēji no kolektora var iegūt 645 kWh/m2 siltumu gadā. Kolektoru lietderības koeficents svārstās ap 75%. Plakanos kolektorus izmanto par 10000C zemākas temperatūras iegūšanai. Ar šādiem kolektoriem ir iespējams nodrošināt ūdens sildīšanu un telpu apsildi.

Cauruļtipa kolektori[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Cauruļtipa kolektoru princips ir šāds: zem absorbējošās virsmas atrodas caurules (presēti alumīnija profili), uz kuru iekšējās virsmas ir gredzenveida kapilāri, kuros iepildīts viegli iztvaikojošs šķidrums. Saulei sildot šos kapilārus, šķidrums lēnām iztvaiko un kodensējās uz siltummaiņas virsmas, kur atdod savu siltumu. Ar siltummaiņas palīdzību siltumu aizvada tālāk, savukārt kondensators nonāk caurulē. Cauruļveida kolektorā ir minimāli siltumzudumi, un ja kāds no kolektora blokiem nedarojas, tad pārējie turpina darbu.

Koncentrējošie kolektori[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Koncentrējošie kolektori sakopo enerģiju vienā punktā. Starojuma koncentrēšanai ir piemēroti atstarojoši cilindra formas spoguļi vai apļi - paraboliskie spoguļi. Šādus kolektorus izmanto augstas temperatūras iegūšanai - līdz pat vairākiem tūkstošiem grādu. Piemēram, ar parabolisko spoguli, kura diametrs ir 2,4 m, var sasniegt apmēram 30000C temperatūru.