Основные направления и перспективы развития альтернативной энергетики. Развитие альтернативных источников энергии20.2. Развитие альтернативных источников энергииСнизить потребление сырой нефти и других традиционных видов топлива можно, заменив их другими источниками энергии. 1) Ядерная энергия. После чернобыльской катастрофы в апреле 1986 года нетрудно понять, почему интерес к атомным электростанциям (АЭС) сменился недоверием. Если сопоставить работу двух электростанций ТЭС и АЭС одной и той же мощности (1000 МВт) в течение года, выяснится следующее: - Потребность в топливе. Для ТЭС необходимо 3,5 млн т угля; добыча такого его количества открытым способом нанесет серьезный ущерб ландшафту, окружающим водоемам и за счет кислотного выщелачивания - грунтовым водам. Для АЭС потребуется 1,5 т обогащенного урана, что соответствует всего 1000 т урановой руды. - Выделение углекислого газа. В результате работы угольной ТЭС в атмосферу поступит более 10 млн т углекислого газа, что усугубит парниковый эффект. АЭС вообще углекислого газа не выделяет. - Двуокись серы и другие компоненты, кислотных дождей. Выбросы этих загрязнений составят на ТЭС более 400 тыс. т; на АЭС они не образуются. - Твердые отходы. Проблема их захоронения существует в обоих случаях. Радиоактивные отходы АЭС составят около 2 т; на ТЭС образуется около 100 тыс. т золы. Именно радиоактивные отходы и возможности аварий на АЭС вызывают тревогу ученых и общественности. 2) Солнечная энергия - это кинетическая энергия излучения (в основном света), образующаяся в результате термоядерных реакций в недрах Солнца. Ее запасы практически неистощимы (астрономы подсчитали, что Солнце будет «гореть» еще несколько миллиардов лет). Также подсчитано, что примерно 1% солнечной энергии вполне достаточно для обеспечения всех нужд транспорта, промышленности и нашего быта не только сейчас, но и в обозримом будущем. Более того, вне зависимости от того, будем мы ее использовать или нет, на энергетическом балансе Земли и состоянии биосферы это никак не отразится. По использованию солнечной энергии на душу населения на первом месте в мире стоит Кипр, где 90% коттеджей и большое число отелей и многоквартирных домов располагают солнечными водонагревателями. В Израиле солнечная энергия обеспечивает 65% горячего водоснабжения жилищ. Основными источниками энергии являются: - солнечные батареи, изготовленные из особых материалов, в которых падающая энергия света индуцирует поток электронов, т. е. попросту электрический ток; - «энергобашни» - вероятно, в детстве вы не раз пользовались увеличительным стеклом, чтобы прожечь дырку в бумаге. Своеобразное применение подобный подход нашел в так называемых «энергобашнях». Установленные на площади в несколько гектаров зеркала фокусируют солнечный свет на котле, находящемся на вершине башни. Высокая температура превращает воду в пар, приводящий в движение обычный турбогенератор. По своей рентабельности энергобашни могут конкурировать с АЭС, а кроме того, не загрязняют окружающую среду; - солнечные пруды - это еще более дешевый способ улавливать и запасать солнечную энергию. Искусственный водоем частично заполняется рассолом (очень соленой водой), поверх которого находится пресная вода. Плотность рассола гораздо выше, поэтому он остается на дне и с верхним слоем почти не смешивается. Солнечные лучи без помех проходят через пресную воду, но поглощаются рассолом, превращаясь при этом в тепло. Верхний слой действует как изоляция, не позволяя остывать нижнему. Иными словами, в солнечных прудах используется тот же принцип, что и в парниках, только земля и стекло заменены здесь соответственно рассолом и пресной водой. Поскольку солнечный пруд представляет собой высокоэффективный теплоаккумулятор, с его помощью можно получать энергию непрерывно. 3) Энергетическое использование биомассы Биомассой называется любая органика, образующаяся за счет фотосинтеза. Ее энергетическое использование - непосредственное применение в виде топлива или переработка в различные его виды. Здесь существует несколько способов:
Получение спирта. Когда дрожжи в анаэробных условиях питаются сахаром и/или крахмалом, в качестве побочного продукта выделяется спирт, происходит так называемое спиртовое брожение. Первой страной, начавшей крупномасштабное производство спирта из сахарного тростника как автомобильного горючего, стала Бразилия. В настоящее время многие автомобили там работают на его смеси с бензином - так называемом бензоспирте. 4) Гидроэнергия. В течение тысячелетий падающая вода использовалась для вращения различных лопастей, колес и турбин. Однако Земля не располагает достаточным количеством крупных естественных водопадов, поэтому еще в XIX веке началось строительство высоких плотин, создающих искусственные перепады воды, позволяющие получать значительное количество гидроэлектроэнергии. Строительство плотин привело к затоплению ряда красивейших речных долин, гибели их растительного и животного мира, исчезновению ценных сельскохозяйственных угодий, лесов, территорий, представляющих археологический, геологический интерес. Поскольку расход воды, проходящей через плотину ГЭС, регулируется в зависимости от потребностей в электроэнергии, ниже по течению уровень реки в течение дня может меняться от почти полного пересыхания до паводковых отметок. Экологические нарушения вызываются и снижением количества биогенов, достигающих ее устья. Следовательно, любые предложения по строительству новых ГЭС должны рассматриваться с учетом того, окупают ли доходы от электроэнергии экологический и социальный ущерб, наносимый созданием водохранилища.
7) Энергия приливов и отливов. В приливах и отливах, сменяющих друг друга дважды в день, также заключена огромная энергия. Предложено множество интересных проектов использования этого экологически чистого и неиссякаемого источника. Самое простое из предложений заключается в постройке плотины с турбинами поперек устья морского залива. Вода, проходя во время прилива через отверстия в плотине, приводит турбины в движение, генерируя электроэнегию. При отливе наклон лопастей меняется на противоположный и генераторы продолжают работать без остановки. В настоящее время в мире функционируют две приливно-отливные электростанции - в нашей стране и во Франции. Выработка электроэнергии на таких установках рентабельна при амплитуде колебаний уровня воды не менее 6 м. На Земле есть около 15 мест, где амплитуда приливов и отливов достигает такой величины. Но и у этого вида энергии есть недостатки экологического характера. Плотины вызовут существенную деградацию окружающей среды. Они станут задерживать наносы, мешать миграции морских организмов, нарушать сложившиеся механизмы циркуляции и перемешивания морских и пресных вод. Итак, обзор различных альтернативных источников энергии показывает, что на пороге широкомасштабного промышленного внедрения находятся только три из них: ветротурбины, солнечные батареи и биогаз. Если добавить к этому энергосбережение, есть надежда на решение встающих энергетических проблем; таким образом, строительство новых атомных и тепловых электростанций вовсе не обязательно. Однако их придется еще какое-то время сохранять в качестве резервных для стабильного энергообеспечения. studfiles.net 20. Энергосбережение. Развитие альтернативных источников энергии.20.1. ЭнергосбережениеПрогресс цивилизации представляет собой процесс замены человеческого труда другими источниками энергии. К настоящему времени для получения 1 т зерна, кроме человеческих рук и солнечной энергии, требуется баррель нефти (нефтяной баррель составляет 159 л), используемой в виде горючего для сельхозтехники, а также для производства удобрений и пестицидов В настоящее время на долю нефти приходится 44% общего энергопотребления; доля природного газа в нем составляет 21, а угля - 22%. Ядерное топливо, гидростанции и другие энергоресурсы дают остальные 13%. Существуют четыре основных направления использования энергии: - транспорт - автомобили, автобусы, самолеты, поезда, корабли, трактора, бульдозеры и т. д.; - промышленность - металлургия, химический синтез, производство других материалов, изготовление готовых изделий; - температурный контроль - отопление и охлаждение (кондиционирование) помещений, горячее водоснабжение; - производство электроэнергии, необходимой для работы электромоторов, приводящих в действие самое различное оборудование, освещение, бытовой и промышленной электроники. Уголь, нефть и природный газ часто называют ископаемым топливом. Хотя эти ископаемые и образовались в результате биологических процессов, всякое пополнение их запасов по мере использования исключено по двум причинам. Во-первых, условия на Земле изменились так, что значительного накопления органического вещества уже не происходит. Во-вторых, мы потребляем горючие ископаемые со скоростью, намного превышающей необходимую для их образования. Подсчитано, что количество сырой нефти, расходуемое сейчас в течение дня, формировалось естественным путем в течение тысячи лет. Прежде всего, надо по мере возможности сократить потребление нефтепродуктов. Для этого подходит любое сочетание двух основных подходов: энергосбережение и развитие альтернативных источников энергии. Энергосбережение - это разработка систем, более эффективно использующих энергию, т. е. обеспечивающих такой же или даже более высокий уровень транспортных услуг, освещения, отопления, производительности труда и т. д. при меньших энерготратах, а именно: - вдвое сокращен расход автомобильного горючего - с 18,2 до 9,1 л на 100 км пробега. Только это уже позволяет экономить около 2 млн баррелей сырой нефти в сутки; - разработаны модели автомобилей, у которых средний расход горючего 2,23-3,4 л на 100 км пробега, фирма «Рено» создала автомобиль, использующий 1,9 л на 100 км пробега; - улучшив термоизоляцию помещений, можно снизить энергорасходы на отопление и охлаждение и сэкономить еще по меньшей мере миллиард баррелей нефти в год; - заменив традиционные электролампы флюресцентными: у ламп накаливания кпд составляет всего 5%, а 95% энергии теряется в виде тепла; у флюресцентных ламп КПД близок к 95%; - экономия сырой нефти и других видов ископаемых топлива позволит смягчить парниковый эффект, связанный с выбросами в атмосферу двуокиси углерода, сократить масштабы кислотных дождей, снизить приземный уровень озона и других загрязнителей воздуха, возникающих в основном при сжигании этих энергоресурсов; - изменение образа жизни. Быт современных людей весьма расточителен в смысле энергозатрат. Некоторые его изменения (не использовать одноразовую тару, сдавать бутылки, бумагу, вторичное сырье и т. д.) могут обеспечить энергосбережение. studfiles.net Развитие альтернативных источников энергии в мире: медленно, но неотвратимо
Чем плохи традиционные источники? К традиционным энергетическим источникам относятся вещества, которые при сгорании выделяют тепло – прежде всего, нефть, газ и уголь. Человечество давно применяет эти источники, но они имеют весьма серьезные недостатки. При сгорании вещества выделяют в атмосферу диоксид углерода, что грозит со временем привести к глобальному потеплению за счет усиления парникового эффекта. Кроме того, запасы нефти, газа и угля ограничены. Конечно, они формировались в течение длительного срока, и на несколько поколений людей этих запасов хватит, но потом перед человечеством в полный рост встанет проблема получения энергии. Чтобы проблема эта не застала людской род врасплох, ученые уже сегодня работают над созданием альтернативных методов получения энергии.
Альтернатива есть Главное требование к нетрадиционным источникам энергии – их экологическая чистота. Это значит, что процесс получения энергии не должен оказывать влияние на окружающую среду. Кроме того, важно, чтобы источники энергии были возобновляемыми. Наиболее перспективными направлениями считаются:
Возможно все Сегодня лидером по использованию нетрадиционных источников считается Исландия. Обилие геотермальных источников в стране используется не только для привлечения туристов, охочих до экзотики, но и для обогрева. Такой подход полностью себя оправдывает, однако опыт Исландии могут перенять далеко не все страны, поскольку в большинстве государств термальных источников не так уж и много, а то и вообще нет. В Дании активно используется энергия ветра, в южных странах, где почти весь год греет солнце – солнечная энергия. Таким образом, использование альтернативных источников происходит неравномерно: где-то отдают предпочтение одному виду, где-то – другому, а где-то развитием этой отрасли вовсе не занимаются. Например, в России, где земли богаты природными ископаемыми, интерес к альтернативным источникам минимален.
Медленно, но верно Проект «Альтернативные источники энергии» развивается не очень быстро. Несмотря на неоспоримые достоинства нетрадиционной энергетики, существует немало сложностей, которые тормозят развитие этой отрасли и не дают отказаться от привычных способов получения энергии. Основные недостатки альтернативных энергетических источников, это:
Главный недостаток – это малая эффективность альтернативных установок по сравнению с традиционными станциями. В результате установки медленно окупаются, а энергия получается «на вес золота» - в несколько раз дороже обычной. И хотя в большинстве стран активно поддерживают владельцев альтернативных электростанций, выкупая у них электричество по повышенной цене, все равно еще лишь немногие готовы вкладывать свои средства в подобные проекты. И все же альтернативная энергетика развивается. Пусть и медленно, но экологически чистая энергия, получаемая из возобновляемых источников, замещает традиционную. Альтернативные источники энергии в Китае, а также в европейских странах и Америке постепенно отвоевывают позиции, позволяя получать энергию, не нанося вреда окружающей среде. Статьи по теме www.chuchotezvous.ru Использование альтернативных источников энергии  Традиционные источники энергии становятся неактуальными. Множество причин заставляет человечество отказываться от них. Сегодня основное внимание направлено на альтернативные способы, уже применяющиеся на практике и планируемые на будущее. Исследования продолжаются, поэтому наука движется вперёд, не останавливаясь на достигнутых результатах. Сейчас можно оценить некоторые достижения, уже давшие первые результаты, чтобы понять, насколько выгодными станут новые направления через несколько лет. Содержание статьи Виды альтернативной энергииАльтернативная энергия продолжает распространяться. Причиной являются её явные преимущества перед традиционными источниками, которые сложно опровергнуть. В некоторых странах правительство ведёт сложные государственные программы с колоссальными денежными вложениями для постепенной замены, но пока результаты остаются незначительными.
Бесконечные исследования позволяют сопоставить возможности, предлагаемые природой. Человечество продолжает искать новые направления, которые в будущем наверняка превратятся в идеальную замену традиционных источников. Подробное описание даст общую информацию, а также укажет, какие виды уже нашли применение в повседневной жизни населения планеты.Вернуться к содержанию Энергия солнцаЭнергия солнца используется человеком давно. Первоначальные попытки делались в древние времена, когда посредством направленного луча люди зажигали дерево. Современные способы основываются на использовании больших площадей батарей, собирающих потоки для последующей обработки и накопления в аккумуляторах.
При помощи такой энергии летают все космические станции и спутники. На орбите доступ к звезде открыт, но и на Земле некоторые страны активно пользуются новым источником. Одним из примеров являются целые «поля» батарей, обеспечивающие небольшие городки. Хотя намного интереснее рассмотреть новые небольшие автономные источники, где площадь поверхности не превышает крыши маленького дома. Они устанавливаются в частном порядке по всему миру, чтобы осуществлять отопление без лишних затрат.
Вернуться к содержанию Энергия ветраЭнергия ветра используется человечеством испокон веков. Лучшим примером этого являются парусники, двигающиеся за счёт постоянного воздушного потока. Теперь научные исследования позволили создать специальные генераторы, обеспечивающие электричеством целые города. Причём они работают по двум принципам:
Энергия водыЭнергия воды остаётся незаменимой. Раньше она применялась на простых мельницах и кораблях, а сейчас огромные турбинные ГЭС поставляют электричество в целых регионах. Последние разработки предлагают человечеству познакомиться с фантастическим будущим, которое будет построено на новейших источниках. Какие альтернативы уже используются странами?
Приливные электростанции используют энергию приливов. Их высота и мощь зависит от воздействия Луны, поэтому стабильность подачи остаётся некоторой проблемой. Хотя во Франции, Индии, Великобритании и нескольких других государствах проект воплощён в жизнь и успешно используется в качестве незаменимой поддержки.
Микро и мини ГЭС подходят для узких горных рек. Их небольшие размеры позволяют свободно найти время, а их мощность подходит для обеспечения маленьких поселений. Опытные модели проверены, поэтому сейчас строятся действующие объекты, обладающие неплохими показателями. Аэро ГЭС – новейшая технология, которая пока ещё проходит проверку. Она основана на конденсации влаги из атмосферы. Действующие установки пока остаются призрачной мечтой, но есть определённые показатели, подтверждающие целесообразность вложения денежных средств в разработки.
Вернуться к содержанию Энергия землиГеотермальная энергия остаётся распространённой. Такой альтернативный источник используется несколькими различными способами. Он остаётся одним из самых интересных для определённых регионов, поэтому отказ от неё не имеет смысла. Единственной проблемой является высокая стоимость установок, что ограничивает их количество. Какие варианты возможны?
Грунтовые теплообменники работают с использованием тепла грунта. Их применение остаётся на стадии опытных образцов, так как пока невозможно оценить мощность, чтобы узнать целесообразность вложения средств в строительство. Хотя в будущем они рассматриваются в качестве полезного источника.Вернуться к содержанию Энергия молнииЭнергия молнии – новое веяние. Это направление только начинает разрабатываться, но учёные утверждают, что есть возможность использования доступных гигаватт. Они теряются впустую, уходя в грунт. Американская компания приступила к исследованиям, которые ориентированы на создание специальных установок для улавливания гроз. Энергия молнии – мощный источник, способный обеспечить электроэнергией крупный район мегаполиса. Ориентировочные денежные затраты на строительство должны окупаться в течение 5─7 лет, так что целесообразность подобных вложений остаётся неоспоримой. Остаётся только дождаться окончания исследований для внедрения новой технологии в широкий обиход. Вернуться к содержанию Энергия атомаЭнергия атома используется человечеством десятилетиями. Поначалу она рассматривалась исключительно в качестве идеального источника для электростанций, где применяются управляемые реакции распада. После этого учёные приступили к массовым разработкам, позволившим значительно уменьшить размеры. В результате были выпущены ядерные реакторы, которые до сих пор устанавливаются на подводных лодках и кораблях.
Тенденции развития альтернативной энергииАльтернативная энергия – отличный выбор для многих стран. Традиционные источники остаются неприемлемыми по разным причинам. Крупные исследовательские группы продолжают разработки для получения дешёвого электричества. Они остаются сложными и медленно дают нужные результаты, но в ближайшем будущем можно ожидать осуществления планов. Какие причины побуждают к продолжению исследований?
Экологическая чистота новых источников электроэнергии – главный показатель. Традиционные станции годами наносят непоправимый вред окружающей среде, постепенно разрушая и атмосферу, и гидросферу, и биосферу. Если не остановить этот процесс, через несколько десятилетий планета станет непригодной для жизни.
Выгодность вложений остаётся под сомнением. Запланированное строительство новых крупномасштабных объектов требует огромных денежных вложений. Хотя исследователи провели необходимые расчёты, подтвердив быструю окупаемость каждой электростанции. Причём длительный срок эксплуатации подсказывает, что пора уже вкладывать средства в будущее своих детей, которым не придётся искать полезные ископаемые или продолжать разработки источников. Альтернативные источники электроэнергии – будущее всего человечества. Планета постепенно исчерпывает свои ресурсы, поэтому через несколько столетий придётся отказаться от традиционных способов добычи электричества. Сегодня исследовательским группам удалось добиться хороших результатов, но их недостаточно для обеспечения всех домов. В городах расход продолжает расти, поэтому с каждым днём потребности населения увеличиваются. Из-за чего проекты постепенно воплощаются в реальность для оценки мощности и размера требующихся денежных вложений. Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.Вернуться к содержаниюakbinfo.ru Основные направления и перспективы развития альтернативной энергетикиОзнакомление с основными направлениями и перспективами развития альтернативной энергетики. Определение экономических и экологических преимуществ использования ветровой, солнечной, геотермальной, космической, водородной, сероводородной энергии, биотоплива.
Содержание
Введение Основные направления альтернативной энергетики Альтернативный источник энергии Классификация источников Ветроэнергетика Гелиоэнергетика Геотермальная энергетика Космическая энергетика Водородная энергетика и сероводородная энергетика Биотопливо Распределённое производство энергии Перспективы Вывод Введение
В теплоэнергетике в настоящее время более 180 тысяч малых и мелких котельных индивидуальных, отопительных, с общей теплопроизводительностью 680 млн. Гкал в год и расходом топлива 140 млн. т.у.т. или 30% от расхода топлива, затраченного на производство тепла.
Действующие теплоустановки возобновляемой энергетики (2008 год):
- солнечные системы теплоснабжения с площадью солнечных коллекторов до 100 тыс. кв.м; - более 3000 тепловых насосов единичной мощностью от 4 кВт до 8 МВт; - около 20 биоэнергетических установок по переработке отходов животноводства и птицеводства с выработкой биогаза; - геотермальное теплоснабжение в объеме 3 млн. Гкал в год; - 8 мусоросжигающих заводов; - 4 станции по переработке городских сточных вод; - несколько котельных на отходах лесопереработки.
Принцип получения тепла, ничем не отличается от принипа получения электрической энергии, просто процесс короче на один шаг.
Суммарная доля малой и возобновляемой энергетики составляет около 160 млн. т.у.т. в год или 17% от внутреннего потребления в 1995 г. (948 млн. т.у.т.).
Что объединяет малую и возобновляемую энергетику? Их объединяет, несмотря на принципиально разные ресурсы (невозобновляемые и возобновляемые) и различное влияние на окружающую среду:
1) предназначение для непосредственного удовлетворения бытовых и производственных нужд человека и небольших коллективов в электрической и тепловой энергии; 2) ориентация на местные виды ресурсов; 3) возможность комбинированного использования для достижения экономичного и надежного энергоснабжения.
Во имя чего следует развивать эти отрасли энергетики? Энергетическая стратегия России дает ответ на этот вопрос, объявляя высшим приоритетом энергообеспечение населения. Другими словами речь идет о надежном обеспечении энергией, светом, теплом, чистой водой, топливом для приготовления пищи, почтовой, телеграфной и телефонной связью людей, проживающих в районах автономного (децентрализованного) энергоснабжения и энергодефицитных районах. А это касается 20-30 млн. человек. Эти цифры получены следующим образом: взглянем на карту России. Зоны децентрализованного энергоснабжения и неэлектрифицированные зоны составляют около 70% территории. Неэлектрифицированные поселения встречаются и в зонах централизованного энергоснабжения.
Однако не все социальные проблемы решаются энергетическими стратегиями. И ни одна техническая проблема не решится этой стратегией. Т.е. существует ряд проблем (технических, экономических, социальных) и мифов замедляющих процесс развития альтернативной энергетики.
Альтернативная энергетика – совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района.
Основные направления альтернативной энергетики
1. ветроэнергетика Автономные ветрогенераторы 2. гелиоэнергетика Солнечный водонагреватель Солнечный коллектор Фотоэлектрические элементы 3. альтернативная гидроэнергетика приливные электростанции волновые электростанции мини и микро ГЭС (устанавливаются в основном на малых реках) водопадные электростанции 4. геотермальная энергетика Тепловые и электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле) Грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта по средством теплообмена) 5. космическая энергетика Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на орбите Земли. Электроэнергия будет передаваться на землю в форме микроволнового излучения. 6. водородная энергетика и сероводородная энергетика Водородные двигатели (для получения механической энергии) Топливные элементы (для получения электричества) 7. биотопливо Получение биодизеля Получение метана и синтез-газа Получение биогаза 8. распределённое производство энергии Новая тенденция в энергетике, связанная с производством тепловой и электрической энергии.
Альтернативный источник энергии
Альтернативный источник энергии — способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.
Классификация источников
Ветроэнергетика
– отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра — кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2008 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 120 гигаватт, увеличившись вшестеро с 2000 года.
Экономия топлива Ветряные генераторы практически не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет эксплуатации позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.
Себестоимость электроэнергии Себестоимость электричества, производимого ветрогенераторами, зависит от скорости ветра.
экономические проблемы Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством. Соответственно, выдача электроэнергии с ветрогенератора в энергосистему отличается большой неравномерностью как в суточном, так и в недельном, месячном, годовом и многолетнем разрезе. Учитывая, что энергосистема сама имеет неоднородности нагрузки (пики и провалы энергопотребления), регулировать которые ветроэнергетика, естественно, не может, введение значительной доли ветроэнергетики в энергосистему способствует её дестабилизации. Понятно, что ветроэнергетика требует резерва мощности в энергосистеме (например, в виде газотурбинных электростанций), а также механизмов сглаживания неоднородности их выработки (в виде ГЭС или ГАЭС). Данная особенность ветроэнергетики существенно удорожает получаемую от них электроэнергию.
Небольшие единичные ветроустановки могут иметь проблемы с сетевой инфраструктурой, поскольку стоимость линии электропередач и распределительного устройства для подключения к энергосистеме могут оказаться слишком большими. Проблема частично решается, если ветроустановка подключается к местной сети, где есть энергопотребители. В этом случае используется существующее силовое и распределительное оборудование, а ВЭС создаёт некоторый подпор мощности, снижая мощность, потребляюмую местной сетью извне. Трансформаторная подстанция и внешняя линия электропередач оказываются менее нагруженными, хотя общее потребление мощности может быть выше.
Крупные ветроустановки испытывают значительные проблемы с ремонтом, поскольку замена крупной детали (лопасти, ротора и т. п.) на высоте более 100 м является сложным и дорогостоящим мероприятием.
Экологические аспекты ветроэнергетики. 1. Выбросы в атмосферу Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн СО2, 9 тонн SO2, 4 тонн оксидов азота .
2. Шум Ветряные энергетические установки производят две разновидности шума:
механический шум — шум от работы механических и электрических компонентов (для современных ветроустановок практически отсутствует, но является значительным в ветроустановках старших моделей)
аэродинамический шум — шум от взаимодействия ветрового потока с лопастями установки (усиливается при прохождении лопасти мимо башни ветроустановки)
3. Низкочастотные вибрации Низкочастотные колебания, передающиеся через почву, вызывают ощутимый дребезг стекол в домах на расстоянии до 60 м от ветроустановок мегаваттного класса.
Как правило, жилые дома располагаются на расстоянии не менее 300 м от ветроустановок. На таком расстоянии вклад ветроустановки в инфразвуковые колебания уже не может быть выделен из фоновых колебаний.
4. Обледенение лопастей При эксплуатации ветроустановок в зимний период при высокой влажности воздуха возможно образование ледяных наростов на лопастях. При пуске ветроустановки возможен разлет льда на значительное расстояние. Как правило, на территории, на которой возможны случаи обледенения лопастей, устанавливаются предупредительные знаки на расстоянии 150 м от ветроустановки.
Кроме того, в случае легкого обледенения лопастей были отмечены случаи улучшения аэродинамических характеристик профиля.
5. Визуальное воздействие Визуальное воздействие ветрогенераторов — субъективный фактор. Для улучшения эстетического вида ветряных установок во многих крупных фирмах работают профессиональные дизайнеры. Ландшафтные архитекторы привлекаются для визуального обоснования новых проектов.
6. Использование земли Турбины занимают только 1 % от всей территории ветряной фермы. На 99 % площади фермы возможно заниматься сельским хозяйством или другой деятельностью, что и происходит в таких густонаселённых странах, как Дания, Нидерланды, Германия. Фундамент ветроустановки, занимающий место около 10 м в диаметре, обычно полностью находится под землёй, позволяя расширить сельскохозяйственное использование земли практически до самого основания башни. Земля сдаётся в аренду, что позволяет фермерам получать дополнительный доход.
7. Радиопомехи Металлические сооружения ветроустановки, особенно элементы в лопастях, могут вызвать значительные помехи в приёме радиосигнала. Чем крупнее ветроустановка, тем большие помехи она может создавать. В ряде случаев для решения проблемы приходится устанавливать дополнительные ретрансляторы.
8. Вред, наносимый животным и птицам 9. Использование водных ресурсов В отличие от традиционных тепловых электростанций, ветряные электростанции не используют воду, что позволяет существенно снизить нагрузку на водные ресурсы.
Гелиоэнергетика получение энергии от Солнца.
Имеется несколько технологий солнечной энергетики. Получение электроэнергии от лучей Солнца не даёт вредных выбросов в атмосферу, производство стандартных силиконовых батарей также причиняет мало вреда. Но производство в широких масштабах многослойных элементов с использованием таких экзотических материалов, как арсенид галлия или сульфид кадмия, сопровождается вредными выбросами.
Солнечные батареи имеют ряд преимуществ: они могут помещаться на крышах домов, вдоль шоссейных дорог, легко трансформируются, используются в отдалённых районах.
Главной причиной, сдерживающей использование солнечных батарей, является их высокая стоимость. Нынешняя стоимость солнечной электроэнергии равняется 4,5 дол. за 1 Вт мощности и, как результат, цена 1кВтчас электроэнергии в 6 раз дороже энергии, полученной традиционным путём сжигания топлива. Возможно использование солнечной энергии для отопления жилищ.
Однако в условиях нашей страны 80% энергии Солнца приходится на летний период, когда нет необходимости отапливать жильё, кроме того, солнечных дней в году недостаточно, чтобы использование солнечных батарей стало экономически целесообразно.
Гидроэнергетика - это использование энергии естественного движения, т.е. течения, водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды.
ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (схема)
Плотина образует водохранилище, обеспечивая постоянный напор воды. Вода входит в водоприемник и, пройдя по напорному водоводу, вращает гидротурбину, которая приводит в действие гидрогенератор. Выходное напряжение гидрогенераторов повышается трансформаторами для передачи на распределительные подстанции и затем потребителям.
Геотермальная энергетика
– производство электроэнергии, а также тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, возобновляемым энергетическим ресурсам.
вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее 100°C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.
Классификация геотермальных вод ь По температуре ь По минерализации (сухой остаток) ь По общей жесткостиочень ь По кислотности, рН ь По газовому составу ь По газонасыщенности
Особенности Себестоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях. Генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии Возобновляемый источник энергии Значительно меньшее воздействие на воздушную среду, чем другими видами электростанций Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей Водохранилища часто занимают значительные территории Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.
Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности: мощные — вырабатывают от 25 МВТ до 250 МВт и выше; средние — до 25 МВт; малые гидроэлектростанции — до 5 МВт. Мощность ГЭС напрямую зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.
Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды: высоконапорные — более 60 м; средненапорные — от 25 м; низконапорные — от 3 до 25 м. В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных – ковшовые и радиально осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных – поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины различаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — железными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.
Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС: Русловые и приплотинные ГЭС. Это наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
Плотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.
Деривационные гидроэлектростанции. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида безнапорные, или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.
Гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные моменты (времена не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы, и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и, соответственно, приводит в действие дополнительные турбины.
В гидроэлектрические станции, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъемники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации и многое другое.
Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии, они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.
Основные сферы применения и достоинства новых космических энергетических систем
Космическая энергетика
Бестопливная космонавтика и освоение космического пространства. Существует реальная возможность использования этих устройств в ионосферах иных планет и их спутников, поскольку уже установлено, что во многих околопланетных пространствах уже сконцентрирована и непрерывно восполняется от Солнца огромная не используемая до сих пор возобновляемая электроэнергия движущихся заряженных частиц природной плазмы в магнитосфере планет, например, на Марсе, Сатурне, Юпитере, Ио. Такая новая энергетика вполне реальна и такая бестопливная пилотируемая орбитальная космонавтика существенно удешевит освоение космического пространства.
Решение экологических глобальных проблем. Применение возобновляемой энергии природного электричества и магнетизма в нуждах космонавтики и энергетики существенно улучшит глобальную экологию планеты и снизит ее влияние от космонавтики и планетарной энергетики в целом, поскольку тогда не надо будет осуществлять частые запуски ракетоносителей и сжигать сырье и топлива на планете.
Дешевая и быстродействующая всемирная космическая связь. Бестопливная орбитальная космонавтика позволяет резко удешевить и повысить быстродействие всех систем космической связи и телекоммуникаций.
Управление погодой и многими природными планетарными явлениями. Устранение и снижение мощности многих планетарных стихийных явлений.
Благодаря полезному использованию мизерной части непрерывно возобновляемой от Солнца энергии природных источников электроэнергии околоземного пространства становится возможным и перспективным создание новой экологически чистой бестопливной энергетики и бестопливной орбитальной космонавтики. В результате экология планеты существенно улучшится. На основе такой космической энергетики и бестопливной космонавтики произойдет революция во всех системах передачи информации. Они станут полностью беспроводными и дешевыми в эксплуатации. А именно, произойдет резкое удешевление и увеличение их быстродействия и пропускной способности, поскольку сейчас именно телефонные линии связи тормозят прогресс в системах связи. Бестопливная космическая энергетика позволит предотвращать многие природные аномальные и стихийные явления и катаклизмы. Таким образом, новая космическая энергетика и бестопливная космонавтика открывают новые горизонты прогресса человечества.
Водородная энергетика и сероводородная энергетика – направление выработки и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики).
Производство водорода В настоящее время существует множество методов промышленного производства водорода. Все цены приведены для США, 2004 год.
Паровая конверсия природного газа / метана В настоящее время данным способом производится примерно половина всего водорода. Водяной пар при температуре 700–1000 °С смешивается с метаном под давлением в присутствии катализатора. Себестоимость процесса $2-5 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение цены до $2-2,50, включая доставку и хранение.
Газификация угля. Старейший способ получения водорода. Уголь нагревают с водяным паром при температуре 800–1300 °С без доступа воздуха. Первый газогенератор был построен в Великобритании в 40-х годах XIX века. Электричество будут вырабатывать топливные элементы, используя в качестве горючего водород, получающийся в процессе газификации угля.
В декабре 2007 года была определена площадка для строительства первой пилотной электростанции проекта FutureGen. В Иллинойсе будет построена электростанция мощностью 275 МВт. Общая стоимость проекта $1,2 млрд. На электростанции будет улавливаться и храниться до 90 % СО2.
Из атомной энергии Использование атомной энергии для производства водорода возможно в различных процессах: химических, электролиз воды, высокотемпературный электролиз.
Себестоимость процесса $2,33 за килограмм водорода. Ведутся работы по созданию атомных электростанций следующего поколения. Исследовательская лаборатория INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) (США) прогнозирует, что один энергоблок атомной электростанции следующего поколения будет производить ежедневно водород, эквивалентный 750 тыс. литров бензина.
Электролиз воды
h3O+энергия = 2h3+O2 Обратная реакция происходит в топливном элементе. Себестоимость процесса $6-7 за килограмм водорода при использовании электричества из промышленной сети В будущем возможно снижение до $4 за килограмм. $7-11 за килограмм водорода при использовании электричества, получаемого от ветрогенераторов. В будущем возможно снижение до $3 за килограмм. $10-30 за килограмм водорода при использовании солнечной энергии. В будущем возможно снижение до $3-4 за килограмм.
Водород из биомассы. Водород из биомассы получается термохимическим или биохимическим способом. При термохимическом методе биомассу нагревают без доступа кислорода до температуры 500–800 °С (для отходов древесины), что намного ниже температуры процесса газификации угля. В результате процесса выделяется h3, CO и Ch5.
Себестоимость процесса $5-7 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение до $1,0–3,0.
В биохимическом процессе водород вырабатывают различные бактерии, например, Rodobacter speriodes.
Снижение цены водорода возможно при строительстве инфраструктуры по доставке и хранению водорода. После небольших изменений водород может передаваться по существующим газопроводам природного газа.
Водород в настоящее время, в основном, применяется в технологических процессах производства бензина и для производства аммиака. США ежегодно производят около 11 миллионов тонн водорода, что достаточно для годового потребления примерно 35–40 миллионов автомобилей.
Департамент Энергетики США (DoE) прогнозирует, что стоимость водорода сравняется со стоимостью бензина к 2015 году.
Биотопливо
– это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).
Биодизель – топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации.
Для получения биодизельного топлива используются растительные или животные жиры. Сырьём могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло, или любого другого масла-сырца, а также отходы пищевой промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей.
Биогаз – продукт сбраживания органических отходов (биомассы), представляющий смесь метана и углекислого газа. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий класса метаногенов.
Биоводород – водород, полученный из биомассы термохимическим, биохимическим или другим способом, например водорослями.
Экономический эффект По оценкам Merrill Lynch прекращение производства биотоплив приведёт к росту цен на нефть и бензин на 15%.
Распределенное производство энергии (англ. Distributed power generation) — концепция распределенных энергетических ресурсов подразумевает наличие множества потребителей, которые производят тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, направляя их излишки в общую сеть.
В настоящее время промышленно развитые страны производят основную часть электроэнергии централизованно, на больших энергостанциях, таких как угольные электростанции, атомные электростанции, гидроэлектростанции или электростанции на природном газе. Такие электростанции имеют превосходные экономические показатели, но обычно передают электроэнергию на большие расстояния. Строительство большинства из них было обусловлено множеством экономических, экологических, географических и геологических факторов, а также требованиями безопасности и охраны окружающей среды. Например, угольные станции строятся вдали от городов для предотвращения сильного загрязнения воздуха, влияющего на жителей. Некоторые из них строятся вблизи угольных месторождений для минимизации стоимости транспортировки угля. Гидроэлектростанции должны находится в местах с достаточным энергосодержанием (перепад уровней на расход воды). Большинство энергостанций слишком далеко расположены, чтобы использовать их побочное тепло для обогрева зданий. Низкое загрязнение окружающей среды — критическое преимущество комбинированных энергостанций, работающих на природном газе. Это позволяет им находиться достаточно близко к городу для централизованного теплоснабжения и охлаждения. Другой подход — распределенное производство электроэнергии. При этом снижаются потери электроэнергии при транспортировке из-за максимального приближения электрогенераторов к потребителям электричества, вплоть до расположения их в одном здании. Такой подход также ведет к уменьшению числа и протяженности линий электропередач, которые необходимо построить. Типичное распределенное производство электроэнергии характеризуется низкими затратами на обслуживание, низким загрязнением окружающей среды и высокой эффективностью. Объединение распределенных генераторов энергии может выступать в качестве виртуальной ТЭЦ. В качестве синонима может использоваться термин «децентрализованное производство энергии», который не отражает специфической особенности — наличие общей сети обмена электро- и тепловой энергии. В рамках концепции децентрализованного производства электроэнергии возможно наличие общей сети электроэнергии и системы местных котельных, производящих исключительно тепловую энергию для нужд населенного пункта/предприятия/квартала.
Перспективы
На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 1 % мировой выработки электроэнергии. Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.
· Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах — Франции, Великобритании,Канаде, России, Индии, Китае.
· Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.
· В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае.
· В качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый cпирт.
Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и грядущим топливным дефицитом в традиционной энергетике.
По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП.
Вывод Российский рынок обладает колоссальным потенциалом в области развития альтернативных видов энергетики и в будущем может стать одним из ключевых игроков на мировом рынке альтернативной энергетики.
К сожалению, в нашей стране в плане экономики не возможны многие проекты по развитию альтернативной энергетики.
Однако, анализ российского сельскохозяйственного сектора показывает, что биогазовые технологии не только экономически оправданы, но и могут создать условия для более интенсивного развития сельского хозяйства РФ, решить проблему отходов АПК и слабого развития энергетической инфраструктуры в сельских районах.
Агропромышленный комплекс России сегодня сталкивается с проблемой утилизации огромного количества отходов – чаще всего они просто вывозятся с территорий ферм и складируются. Это приводит к проблемам окисления почв, отчуждению сельскохозяйственных земель (более 2 млн га сельскохозяйственных земель заняты под хранение навоза), загрязнению грунтовых вод и выбросам в атмосферу метана – парникового газа. Если на государственном уровне ставится задача интенсивного развития сельского хозяйства с высоким уровнем эффективности и глубины переработки, эту проблему необходимо решать.
revolution.allbest.ru Интересно почитать ecoteco.ru Развитие альтернативных источников энергииЭнергетика |
В течение долгих лет люди беззаботно добывали энергию, не слишком беспокоясь из-за того, что запасы углеводородов совсем не бесконечны. Однако сегодня все понимают, как важны развитие альтернативных источников энергии в мире и замена такими источниками традиционных. Альтернативная энергетика является очень перспективным направлением, которое изучают ученые во всем мире.
Развитие альтернативных источников энергии | Прямое сжигание- одна треть населения земного шара до сих пор использует древесину как единственный источник тепла и получения энергии. В ряде районов проблема загрязнения воздуха дымом от дровяных печей встала настолько остро, что уже вводятся ограничения на такое использование биомассы. Получение метана (природного газа). Питание бактерий органикой в анаэробных условиях сопровождается выделением так называемого биогаза, на две трети состоящего из метана. | |
| Рис. 4 Энергетическое использование биомассы |
Получение спирта. Когда дрожжи в анаэробных условиях питаются сахаром и/или крахмалом, в качестве побочного продукта выделяется спирт, происходит так называемое спиртовое брожение. Первой страной, начавшей крупномасштабное производство спирта из сахарного тростника как автомобильного горючего, стала Бразилия. Сегодня многие автомобили там работают на его смеси с бензином - так называемом бензоспирте.
4) Гидроэнергия.В течение тысячелетий падающая вода использовалась для вращения различных лопастей, колес и турбин. При этом Земля не располагает достаточным количеством крупных естественных водопадов, в связи с этим еще в XIX веке началось строительство высоких плотин, создающих искусственные перепады воды, позволяющие получать значительное количество гидроэлектроэнергии. Строительство плотин привело к затоплению ряда красивейших речных долин, гибели их растительного и животного мира, исчезновению ценных сельскохозяйственных угодий, лесов, территорий, представляющих археологический, геологический интерес. Поскольку расход воды, проходящей через плотину ГЭС, регулируется в зависимости от потребностей в электроэнергии, ниже по течению уровень реки в течение дня может меняться от почти полного пересыхания до паводковых отметок. Экологические нарушения вызываются и снижением количества биогенов, достигающих ее устья. Следовательно, любые предложения по строительству новых ГЭС должны рассматриваться с учетом того, окупают ли доходы от электроэнергии экологический и социальный ущерб, наносимый созданием водохранилища.
5) Энергия ветра.Ветер представляет собой одну из форм преобразованной солнечной энергии, так как его причина - неравномерное нагревание атмосферы Солнцем. Сегодня это современные машины, называемые ветротурбинами. Чем больше площадь лопастей ветротурбины, тем больше она позволяет получить энергии: значит, вдвое удлинив лопасти, можно в четыре раза увеличить выход энергии. Так, установка с размахом лопастей около 100 м, размещенных на башне высотой порядка 60 м, при оптимальной скорости ветра дает энергию 2,5 МВт, что достаточно для энергоснабжения около 2500 жилых домов. В большинстве регионов мира есть территории, где ветры дуют практически постоянно, что делает использование ветротурбин вполне рентабельным.
6) Геотермальная энергия. Поскольку в недрах Земли в результате распада природных радиоактивных веществ идет постоянное высвобождение энергии, внутренняя часть планеты представляет собой расплавленную горную породу, которая время от времени вырывается наружу в виде вулканических извержений и других загрязнителей, в частности соединений серы. Эти примеси вызывают быструю коррозию турбин и другого оборудования, а выбрасываясь в конечном итоге в окружающую среду, загрязняют воздух и воду. Наконец, число мест с геотермальными водами невелико и многие из них расположены далеко от потребителей энергии.
7) Энергия приливов и отливов. В приливах и отливах, сменяющих друг друга дважды в день, также заключена огромная энергия. Предложено множество интересных проектов использования этого экологически чистого и неиссякаемого источника. Самое простое из предложений заключается в постройке плотины с турбинами поперек устья морского залива. Вода, проходя во время прилива через отверстия в плотине, приводит турбины в движение, генерируя электроэнегию. При отливе наклон лопастей меняется на противоположный и генераторы продолжают работать без остановки. Сегодня в мире функционируют две приливно-отливные электростанции - в нашей стране и во Франции. Выработка электроэнергии на таких установках рентабельна при амплитуде колебаний уровня воды не менее 6 м. На Земле есть около 15 мест, где амплитуда приливов и отливов достигает такой величины.
Но и у этого вида энергии есть недостатки экологического характера. Плотины вызовут существенную деградацию окружающей среды. Οʜᴎ станут задерживать наносы, мешать миграции морских организмов, нарушать сложившиеся механизмы циркуляции и перемешивания морских и пресных вод.
Итак, обзор различных альтернативных источников энергии показывает, что на пороге широкомасштабного промышленного внедрения находятся только три из них: ветротурбины, солнечные батареи и биогаз. В случае если добавить к этому энергосбережение, есть надежда на решение встающих энергетических проблем; таким образом, строительство новых атомных и тепловых электростанций вовсе не обязательно. При этом их придется еще какое-то время сохранять в качестве резервных для стабильного энергообеспечения.
Читайте также
Снизить потребление сырой нефти и других традиционных видов топлива можно, заменив их другими источниками энергии. 1)Ядерная энергия. После чернобыльской катастрофы в апреле 1986 года нетрудно понять, почему интерес к атомным электростанциям (АЭС) сменился недоверием.... [читать подробенее]
Снизить потребление сырой нефти и других традиционных видов топлива можно, заменив их другими источниками энергии. 1)Ядерная энергия. После чернобыльской катастрофы в апреле 1986 года нетрудно понять, почему интерес к атомным электростанциям (АЭС) сменился недоверием.... [читать подробенее]
oplib.ru
Альтернативные источники энергии как большой шаг в развитие и использование электроэнергии
Человечество на протяжении практически всего своего существования находится в постоянном поиске новых источников получения энергии. В настоящее время для получения необходимого количество электрической энергии применяются не возобновляемые источники, которые представляют собой природные ископаемые, такие как уголь, нефть или природный газ.
Применение этих видов топлива способно обеспечить человека необходимым количеством энергии, но в последнее время становится все более актуальным вопрос поиска нового вида топливных ресурсов, в качестве которого могут выступать альтернативные источники электроэнергии. Эта проблема является насущной, поскольку по прогнозам большинства ученых запасы природных ископаемых, применяемых в электроэнергетике, за последнее время стремительно снижаются, что обусловлено ростом потребностей человека в энергии. Развитие энергетики является очень важной задачей, которая сможет решить проблему нехватки топлива для обеспечения потребностей.
Альтернативные источники энергии — шанс на спасение
Поиск новых источников топлива, которые принято называть альтернативными, является одной из составляющих частей такого понятия, как альтернативная энергетика. Альтернативная энергетика — это новая отрасль энергетики, представляющая собой общность перспективных направлений, ставящие своей задачей поиск новых способов получения, передачи и применения энергии, источником которой являются альтернативные источники энергетики. При этом одним из направлений развитии данной отрасли является использование любого вида энергетики, который представляет интерес с экономической точки зрения, в силу низкой стоимости за единицу получаемой энергии и с экологической точки зрения, поскольку альтернативные виды энергии, как правило, отличаются своей безопасностью и не наносят вред окружающей среде.
Использование альтернативных источников — это возможность получать практически бесконечную энергию, поскольку большинство альтернативных видов источников относятся к возобновляемым ресурсам, что делает их неисчерпаемыми.
Виды альтернативных источников энергии
В настоящее время исследовано и на практике применяется несколько способов получения электрической энергии без применения традиционных видов топлива. При этом согласно статистике, человек в современном мире применяет только 0,001% имеющихся в природе альтернативных источников энергии, что является ничтожно малой частью громадного потенциала природы.
Также проблемой, которая ставит использование альтернативных источников энергии в разряд развивающихся направлений, является полное отсутствие проработки данного вопроса на законодательном уровне, поскольку в настоящее время все природные ресурсы страны относятся к достоянию государства. Теоретически, даже применение солнца или ветра может облагаться налогом.
На сегодняшний день наибольшее распространение получили следующие виды получения энергии при помощи использования природных неиссякаемых источников.
- Ветер. Применять силу ветра люди научились задолго до того, как стали задумываться о конечности природных ископаемых. Первым примером можно назвать мореплавание, где благодаря ветру корабль совершал движение. Современные технологии сделали возможным применение ветра, который является альтернативным источником получения энергии. Выработка электричества при помощи ветра происходит посредством применения специальной установки, именуемой ветряк, которую можно сравнить с мельницей. Имеется винт, на котором установлены лопасти, вращающиеся под воздействием потока ветра. Винт соединяется с генератором, который вырабатывает ток. Соединение может осуществляться напрямую или при помощи ротора;
- Солнце. Солнечная энергия — вид электроэнергии, получаемой при помощи использования светового потока, попадающего на землю в виде солнечных лучей. В настоящее время получение энергии посредством солнечного света является наиболее перспективным направлением альтернативной энергетики, поскольку в течение одного только года на поверхность Земли попадает солнечного света в 30 000 раз больше, чем все население планеты использует за этот год. Процесс получения энергии заключается в аккумулировании попадающего на поверхность специальной фотопластины солнечного излучения, которое в дальнейшем при помощи гелиоустановки превращается в привычный электрический ток. Небольшая гелиоустановка способна обеспечить домашнее хозяйство требуемым количеством энергии для обогрева и получения горячей воды;
- Тепло земли. Еще одна альтернатива электроэнергии является получение энергии при помощи тепла, которое отдает сама земля. Принцип получения данного вида тепла состоит в том, что благодаря применению специального насоса, одна часть которого погружена под землю и способна улавливать низкотемпературный потенциал, происходить превращение полученного из-под земли тепла в чистую энергию. По действию работу подобного насоса можно сравнить с работой компрессора холодильника, только в данном случае на выходе человек получает не холод, а тепло. Единственным большим минусом подобной системы является ее несовершенство. Современные установки могут выдавать всего лишь 40 градусов на выходе, что явно не достаточно для полноценного отопления и может быть использовано только для системы теплого пола.
Кроме перечисленных, наиболее распространенных видов источников получения альтернативной энергии, существуют более экзотические способы, в числе которых:
- биотопливо, в качестве которого выступает различная биомасса и отходы;
- мускульная сила человека;
- использование силы грозы, принципом чего является попытки уловить разряд молний и перенаправление его в электросеть;
- реакция подконтрольного термоядерного синтеза;
- получения энергии посредством использования фотоэлектрических элементов, расположенных на земной орбите;
- применение энергии приливов и отливов.
Развитие энергетики и постоянное совершенствования технологии значительно ускоряют процесс использования источников получения альтернативной энергии, за которой будущее.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
madenergy.ru
