Использование энергии биомассы.

Термин «биомасса» объединяет все органические вещества растительного и животного происхождения.

Запасенная в биомассе энергия может быть преобразована в технически удобные виды топлива или энергии путем термохимической или биотехнологической конверсии биомассы в биогаз или высококачественное экологически чистое удобрение.

Волновые энергоустановки.

Для волновых энергетических установок (ВлЭУ) мощность ветрового волнения определяется на погонный метр фронта волны. В реальных условиях ветровые волнения являются нерегулярными и для оценки удельной мощности ВлЭУ необходимо иметь долгосрочные статистические данные по высоте и о периодах волн.

1.6.8. Методы прямого преобразования энергии.

Топливные элементы. Топливный элемент (ТЭ) относится к химическим источникам тока и представляет собой гальванический элемент, в котором химическая энергия топлива (восстановителя) и окислителя преобразуется электрохимическим путем непосредственно в ЭЭ. В отличие от обычного электрохимического элемента, активные вещества подаются к ТЭ извне, а электроды в электрохимических превращениях не участвуют.

Объединение в одной установке батареи ТЭ, систем переработки и подвода топлива и окислителя, вывода продуктов реакции, терморегулирования, автоматики носит название электрохимического генератора (ЭХГ).

Классификация:

В зависимости от агрегатного состояния горючего различают: 1) твердые ТЭ; 2) жидкостные ТЭ; 3) газовые ТЭ.

В зависимости от агрегатного состояния и вида электролита различают:

· элементы с водными электролитами;

· элементы с расплавленными и твердыми электролитами.

По рабочей температуре ТЭ подразделяются на низкотемпературные (ниже 100°С), среднетемпературные (100÷250°С) и высокотемпературные (выше 450÷500°С).

Электродвижущая сила ТЭ определяется природой реакции, температурой и концентрацией реагирующих веществ и продуктов реакции. Обычно напряжение на выводах ТЭ не превышает 1 В. КПД ТЭ составляет 48÷70%. Ресурс ТЭ – несколько тысяч часов.

В ЭХГ батарея ТЭ состоит из элементов, соединенных последовательно и параллельно. Группа ЭХГ образует электрохимическую энергетическую установку (ЭХЭУ), а группа ЭХЭУ – электрохимическую электростанцию (ЭХЭС).

При работе ТЭ вырабатывают не только ЭЭ, но и теплоту, растущую с увеличением силы тока. Эта теплота может полезно использоваться в обычном паротурбинном цикле для выработки.

Рис. 1.19. Электрохимическая электростанция

У этих установок выше КПД, ниже удельный расход топлива, отсутствуют вредные выбросы, меньшее тепловое загрязнение окружающей среды. Однако, удельные капиталовложения в 2-3 раза превышают аналогичные показатели ТЭС.

Термоэлектрические генераторы. Термоэлектрическое преобразование энергии основано на возникновении тока в замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных материалов, когда поддерживается разность температур их контактов (спаев). Возникающая ЭДС пропорциональна разности температур спаев

ТЭГ представляют собой полупроводниковые термопары и предназначены для прямого преобразования тепловой энергии в ЭЭ. Область использования – малые автономные источники энергии. Для питания электронных устройств небольшой мощности применяют радиоизотопные ТЭГ, использующие энергию - и - частиц. Торможение этих частиц в веществе сопровождается выделением тепла.

Достоинства ТЭГ: большой срок службы, высокая надежность, стабильность параметров, вибростойкость.

Недостатки ТЭГ: невысокие относительные энергетические показатели: удельная масса  кг/кВт, поверхностная плотность мощности 10 кВт/м², объемная плотность мощности  кВт/м² и низкий КПД преобразования энергии ().

Термоэмиссионное преобразование энергии основано на явлении термоэлектронной эмиссии – испускании электронов нагретыми металлами. Если сблизить в вакууме две металлические поверхности с разными температурами, то за счет разности их токов эмиссии через зазор и внешнюю нагрузку R потечет результирующий ток. Тепловая энергия, подведенная к горячему электроду, частично преобразуется в ЭЭ. Оставшаяся часть отводится от холодного электрода. С целью компенсации пространственного заряда, создаваемого электронами, в зазор вводятся ионы цезия.

Накопители энергии.

Для уплотнения графиков нагрузки энергосистем используются накопители энергии.

Различают следующие виды накопителей энергии: 1) механические (кинетические, динамические, потенциальные); 2) химические; 3) тепловые; 4) электромагнитные.