Предисловие .................................................... 11
Введение ....................................................... 13

Часть I ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКАХ ЭНЕРГИИ И
ЭНЕРГОРЕСУРСАХ ................................................. 15

Глава 1  Естественное органическое топливо ..................... 15

Глава 2  Запасы и потребление топливных энергоресурсов ......... 18
2.1  Экономия топлива и энергосбережение ....................... 25
2.2  Традиционная энергетика и окружающая среда ................ 27

Часть II НЕТРАДИЦИОННЫЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ..... 33

Глава 3  Общие сведения о возобновляемых источниках энергии .... 33
3.1  Природные потоки энергии .................................. 33
3.2  Классификация возобновляемых источников энергии ........... 34
3.3  Потенциальные ресурсы возобновляемых источников энергии ... 37
3.4  Общие характерные особенности возобновляемых источников
     энергии и факторы, влияющие на их развитие ................ 38

Глава 4  Солнечная энергия и методы ее преобразования .......... 44
4.1  Солнце как источник энергии ............................... 44
4.2  Методы и устройства преобразования солнечной энергии
     в другие виды энергии ..................................... 52
     4.2.1  Солнечные тепловые коллекторы ...................... 52
     4.2.2  Солнечные электростанции башенного типа ............ 58
     4.2.3  Солнечные абсорбционные холодильники ............... 63
     4.2.4  Солнечные тепловые машины и двигатели .............. 64
     4.2.5  Солнечные пруды .................................... 68
     4.2.6  Солнечные дистилляторы (опреснители воды) .......... 70
     4.2.7  Солнечные сушилки .................................. 71
     4.2.8  Солнечные печи ..................................... 73

Глава 5  Ветровая энергия и методы ее преобразования ........... 76
5.1  Ветер как источник энергии ................................ 76
5.2  Методы и устройства преобразования ветровой энергии
     в другие виды энергии ..................................... 79
     5.2.1  Основные типы ветроэнергетических установок ........ 80
5.3  Потенциальные возможности и перспективы развития
     ветроэнергетики ........................................... 85

Глава 6  Геотермальная энергия и методы ее преобразования ...... 90
6.1. Недра Земли как источник энергии .......................... 90
6.2  Классификация и направления использования
     геотермальных ресурсов .................................... 95
     6.2.1  Геотермальные электростанции ....................... 96
     6.2.2  Геотермальное теплоснабжение ....................... 99
6.3  Современное состояние и перспективы развития
     геотермальной энергетики ................................. 101

Глава 7  Энергия биомассы и методы ее преобразования .......... 106
7.1  Биомасса как источник энергии ............................ 106
7.2  Основные "поставщики" биомассы и биоотходов .............. 107
7.3  Методы и устройства "энергетической" переработки
     биомассы ................................................. 109
7.4  Производство спиртов из биомассы ......................... 116
7.5  Получение древесного угля ................................ 119
7.6  Синтетические углеводороды ............................... 120
7.7  Комплексные системы переработки бытовых отходов .......... 120

Глава 8  Энергия океана и методы ее преобразования ............ 124
8.1  Океан как источник энергии ............................... 124
     8.1.1  Тепловая энергия океана ........................... 124
     8.1.2  Энергия морских приливов .......................... 125
     8.1.3  Энергия волн ...................................... 126
     8.1.4  Энергия течений ................................... 128
     8.1.5  Энергия градиентов солености ...................... 129
8.2  Методы и устройства преобразования энергии океана ........ 130
     8.2.1  Океанские тепловые электростанции ................. 131
     8.2.2  Арктические океанские тепловые электростанции  .... 135
     8.2.3  Приливные электростанции .......................... 137
     8.2.4  Волновые энергоустановки .......................... 141
     8.2.5  Электростанции океанических (морских) течений ..... 143
     8.2.6  Энергопреобразователи, использующие градиент
            солености ......................................... 144

Глава 9  Энергия водорода и методы ее преобразования .......... 146
9.1  Водород как универсальное энергетическое топливо и
     энергоноситель ........................................... 146
9.2  Методы получения водорода ................................ 148
     9.2.1  Конверсия природного газа ......................... 148
     9.2.2  Переработка угля .................................. 149
     9.2.3  Электролиз и фотолиз воды ......................... 149
9.3  Методы транспортировки, хранения и распределения
     водорода ................................................. 152
     9.3.1  Газообразный водород .............................. 152
     9.3.2  Жидкий водород .................................... 154
     9.3.3  Металлогидриды .................................... 156
9.4  Возможные направления использования водорода в
     энергетике и на транспорте ............................... 159
     9.4.1. Покрытие переменной части графика нагрузок
            энергосистем  ..................................... 159
     9.4.2  Трубопроводный транспорт газообразного водорода
            для передачи больших потоков энергии .............. 161
     9.4.3  Хемотермические системы транспорта тепловой
            энергии ........................................... 162
     9.4.4  Водород в межотраслевых энерготехнологических
            комплексах ........................................ 163
     9.4.5  Водород для бытовых нужд .......................... 164
     9.4.6  Водород в автотранспорте .......................... 164
     9.4.7  Жидкий водород в авиации .......................... 166

Глава 10 Методы и устройства аккумулирования энергии
         нетрадиционных источников ............................ 169
10.1 Назначение аккумулирующих устройств ...................... 169
10.2 Механические системы аккумулирования энергии ............. 170
     10.2.1 Гидроаккумулирующие электростанции ................ 170
     10.2.2 Воздухоаккумулирующие установки ................... 172
     10.2.3 Инерционные накопители (маховики) ................. 174
10.3 Химические системы аккумулирования энергии ............... 176
     10.3.1 Термохимические накопители ........................ 177
     10.3.2 Электрохимические аккумуляторы .................... 178
10.4 Электрические системы аккумулирования энергии ............ 179
     10.4.1 Электростатические конденсаторы ................... 180
     10.4.2 Электромагнитные накопители ....................... 182
10.5 Системы аккумулирования теплоты .......................... 185
     10.5.1 Аккумулирование явной теплоты ..................... 187
     10.5.2 Аккумулирование скрытой теплоты ................... 188

Глава 11 Методы и устройства повышения эффективности
         низкопотенциального тепла ............................ 192
11.1 Источники низкопотенциального тепла ...................... 192
11.2 Тепловые насосы .......................................... 193
11.3 Паротурбинные установки с низкокипящим теплоносителем .... 196

Глава 12 Экологические аспекты использования нетрадиционных
         источников энергии ................................... 199
12.1 Особенности локального воздействия нетрадиционных
     и возобновляемых источников энергии на окружающую
     среду .................................................... 199
12.2 Комплексное решение вопросов охраны окружающей среды
     при использовании нетрадиционных и возобновляемых
     источников энергии ....................................... 207

Глава 13 Экономические аспекты использования нетрадиционных
         источников энергии ................................... 209

Часть III МЕТОДЫ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВИДОВ ЭНЕРГИИ ......... 215

Глава 14  Отличительные особенности нетрадиционных
          энергоустановок прямого преобразования энергии ...... 215

Глава 15 Фотоэлектрическое преобразование энергии ............ 218
15.1 Физические основы, принцип действия и устройство
     фотоэлектрического преобразователя ....................... 218
15.2 Основные направления исследований и разработок ........... 222
15.3 Области и перспективы практического применения ........... 227
     15.3.1 Космическая фотоэлектрическая энергетика .......... 227
     15.3.2 Наземное использование фотопреобразователей ....... 232
     15.3.3 Тонкопленочные солнечные батареи из аморфного
            кремния ........................................... 237

Глава 16 Термоэлектрическое преобразование энергии ............ 241
16.1 Физические основы, принцип действия и устройство
     термоэлектрического преобразователя ...................... 241
16.2 Основные направления исследований и разработок ........... 247
16.3 Области и перспективы практического применения ........... 249
     16.3.1 Автономные источники питания на органическом
            топливе ........................................... 250
     16.3.2 Реакторные термоэлектрические генераторы .......... 254
            Реакторные ТЭГ наземного (двойного) применения .... 254
            Реакторные ТЭГ космического применения ............ 255
            Реакторные ТЭГ морского применения ................ 256
            Радиоизотопные термоэлектрические генераторы ...... 257
     16.3.3 Предпусковые подогреватели и отопители
            моторной техники .................................. 258
     16.3.4 Термоэлектрические охлаждающие устройства ......... 258

Глава 17 Электрохимическое преобразование энергии ............. 264
17.1 Физические основы, принцип действия и устройство
     электрохимического преобразователя ....................... 264
17.2 Основные направления исследований и разработок ........... 266
17.3 Области и перспективы практического применения ........... 271

Глава 18 Термоэмиссионное преобразование энергии .............. 279
18.1 Физические основы, принцип действия и устройство
     термоэмиссионного преобразователя ........................ 279
18.2 Основные направления исследований и разработок ........... 283
18.3 Области и перспективы практического применения ........... 287
     18.3.1 Термоэмиссионная ядерная энергоустановка .......... 289
     18.3.2 Солнечный термоэмиссионный преобразователь ........ 292
     18.3.3 Термоэмиссионная энергоустановка на органическом
            топливе ........................................... 292

Глава 19 Магнитогидродинамическое преобразование энергии ...... 295
19.1 Физические основы, принцип действия и устройство
     магнитогидродинамического преобразователя ................ 295
19.2 Основные направления исследований и разработок ........... 301
     19.2.1 Энергетические МГД-генераторы ..................... 301
            Открытый цикл ..................................... 302
            Замкнутый цикл .................................... 304
     19.2.2 Импульсные МГД-генераторы ......................... 305
     19.2.3 Электроэнергетические и энергосиловые установки
            с МГД-генераторами специального назначения ........ 306
     19.2.4 Новые направления исследований .................... 308
19.3 Области и перспективы практического применения ........... 309
     19.3.1 Энергетические МГД-установки ...................... 309
            МГД-генератор на продуктах сгорания с добавкой
            аргона ............................................ 310
            МГД-генератор с токонесущими неоднородностями ..... 311
     19.3.2 Импульсные МГД-установки народнохозяйственного
            назначения ........................................ 313
     19.3.3 Автономные энергосиловые МГД-установки
            специального назначения ........................... 315
            Автономные энергоустановки с импульсными МГДГ
            на химическом топливе ............................. 315
            Автономные энергоустановки с МГДГ и ядерным
            реактором ......................................... 316
            Энергосиловые МГД-установки ....................... 317
            МГД-движители ..................................... 317
     19.3.4 Технологические МГД-устройства .................... 318
            МГД-насосы ........................................ 318
            МГД-устройства в составе металлургических
            агрегатов ......................................... 319
            МГД-грануляторы ................................... 319
            МГД-технология получения новых материалов  ........ 320
            МГД-сепараторы .................................... 320

Часть IV ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И РЕСУРСА
НЕТРАДИЦИОННЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ 
ЭНЕРГИИ ....................................................... 322

Глава 20 Факторы, влияющие на ресурс и надежность
         энергоустановок прямого преобразования энергии ....... 324

Глава 21 Методы флуктуационной диагностики состояния и
         работоспособности энергоустановок .................... 326

Глава 22 Варианты технической реализации систем контроля,
         защиты и управления ЭУ ППЭ ........................... 335
22.1 Унифицированный диагностический комплекс для экспресс-
     контроля ЭУ ППЭ .......................................... 335
22.2 Автоматизированные системы контроля и предотвращения
     аварийных ситуаций при работе энергоустановок ............ 336

Часть V ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С
НЕТРАДИЦИОННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ЭНЕРГИИ ........................... 339

Глава 23 Особенности нетрадиционных энергоисточников
         прямого преобразования энергии как
         электротехнических устройств ......................... 339

Глава 24 Основные причины снижения надежности и ухудшения
         качества электроэнергии при совместной работе НЭИ
         ППЭ и полупроводниковых преобразовательных
         устройств ............................................ 341

Глава 25 Выбор полупроводниковых преобразовательных
         устройств для систем с нетрадиционными источниками
         электроэнергии ....................................... 344
25.1 Назначение и рабочие функции ППУ в составе схем
     электроснабжения с НЭИ ППЭ ............................... 344
25.2 Преобразователи постоянного тока в постоянный с
     изменением уровня напряжения ............................. 347
25.3 Новые разработанные модели ППУ ........................... 348

Глава 26 Новые схемные решения, направленные на повышение
         качества электроэнергии у потребителей ............... 351

Глава 27 Оптимизация структурной схемы системы
         электроснабжения для работы в автономном режиме и
         совместно с сетью .................................... 353
27.1 Структуры с источниками малой и средней мощности ......... 353
27.2 Структуры с источниками большой мощности ................. 356

Глава 28 Примеры выполненных практических разработок .......... 357
28.1 Система комбинированного электроснабжения с
     использованием фотоэлектрических генераторов (солнечных
     батарей) ................................................. 357
28.2 Резервный источник электроэнергии на основе
     электрохимического генератора ............................ 360

Заключение .................................................... 364
Послесловие ................................................... 365
Вопросы и задания для проверки знаний по дисциплине
"Нетрадиционные источники и методы преобразования энергии" .... 369
Список литературы ............................................. 376