Возобновляемые источники энергии

Тема: Возобновляемые источники энергии

План

1. Сущность энергосбережения. Основные понятия в энергосбережении

2. Понятие восполняемых энергетических ресурсов

3. Возможность и проблемы использования возобновляемых источников энергии в Республике Беларусь. Нетрадиционные источники энергии. Местные виды топлива

1. Сущность энергосбережения. Основные понятия в энергосбережении

Энергетика - это топливно-энергетический комплекс страны, охваты­вающий получение, передачу, преобразование и использование различных видов энергии и энергетических ресурсов. Она является точкой пересечения энергетической, экономической и социальной составляющих общественного развития и регулирующим фактором в эколого-экономическом пространст­ве. Причем состояние отрасли и отдельных предприятий отражает, с одной стороны, состояние окружающей среды, с другой - уровень экономического развития и качества человеческого мышления.

Со второй половины XX века, в условиях научно-технической револю­ции, потребности человеческого общества в различных видах энергии, глав­ным образом электрической, быстро возрастают. Для получения ее во все более возрастающих масштабах используются не только уголь, нефть, при­родный газ, ядерное горючее. В последнее время все большее распростране­ние получают такие нетрадиционные виды получения энергии, как ветровые электростанции, гидроэлектростанции на малых реках (ГЭС), солнечная энергия, биогазовые установки и др.

Энергосистема представляет собой совокупность энергетических ресурсов всех видов, методов их получения (добычи), преобразования, распределения и использования, а также технических средств и организационных комплексов, обеспечивающих снабжение потребителей всеми видами энергии.

Энергосбережение - это организационная научная, практическая, ин­формационная деятельность государственных органов, юридических и фи­зических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, транспорти­ровки, хранения, производства, использования и утилизации.

Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) - совокупность всех природ­ных и преобразованных видов топлива и энергии, используемых в республике.

Вторичные энергетические ресурсы - энергия, получаемая в ходе лю­бого технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии в виде побочного продукта основного производства и не применяе­мая в этом технологическом процессе. Например, пар, который получается в технологических процессах после теплообменников, может быть использован для обогрева помещений.

Эффективное использование ТЭР - использование всех видов энергии экономически оправданными, прогрессивными способами при существую­щем уровне развития техники и технологий и соблюдении законодательства.

Показатель эффективности - научно обоснованная абсолютная или удельная величина потребления ТЭР (с учетом их нормативных потерь) на производство единицы продукции (работы, услуг) любого назначения, уста­новленная нормативными документами.

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии - источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, Солнца, редуцируемого природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов.

Пользователи ТЭР - субъекты хозяйствования независимо от форм соб­ственности, зарегистрированные на территории Республики Беларусь в ка­честве юридических лиц или индивидуальных предпринимателей, осущест­вляющих свою деятельность без образования юридического лица, а также другие лица, которые в соответствии с законодательством Республики Бела­русь имеют право заключать хозяйственные договоры, и граждане, исполь­зующие ТЭР.

Производители ТЭР - субъекты хозяйствования, независимо от формы собственности, зарегистрированные на территории Республики Беларусь в качестве юридических лиц, для которых любой из видов ТЭР, используемых в республике, является товарной продукцией.

Интенсификация энергосбережения является одним из узловых вопросов развития экономики, и суть её заключается в использовании всего комплекса эффективных мероприятий, направленных на снижение удельных энергозатрат на производство продукции, повышение производительности труда.

Основные направления и мероприятия по экономии энергоресурсов:

- переход на энергосберегающие технологии производства, повышение уровня организации производства, сокращение материалоемкости выпус­каемой продукции;

-совершенствование структуры энергетического оборудования, демон­таж и реконструкция устаревшего оборудования;

- разработка и внедрение более эффективных энергопотребителей (элек­троприводов и другого энергопотребляющего оборудования), совершенст­вование управления их режимами;

- сокращение потерь и повышение использования вторичных топливно-энергетических ресурсов;

- применение комбинированных энерготехнологических процессов.

Перечисленные мероприятия немыслимы без соответствующих (в ряде случаев весьма значительных) капиталовложений. Учитывая трудности с инвестициями в народное хозяйство, необходимо, прежде всего, использовать меры, не связанные с большими капиталовложениями, т. е. в первую оче­редь необходимо снижать потери электро- и тепловой энергии.

2. Понятие восполняемых энергетических ресурсов

Энергетические ресурсы являются частью всей совокупности природных ресурсов и подразделяются на восполняемые и невосполняемые.

Восполняемыми, или возобновляемыми источниками энергии называ­ются источники, потоки, энергии которых постоянно существуют или пе­риодически возникают в окружающей среде и не являются следствием це­ленаправленной деятельности человека.

К  восполняемым  энергоресурсам  относят энергию:

- Солнца;

- мирового океана в виде энергии приливов и отливов, энергии волн;

- рек;

- ветра;

- морских течений;

- соленую;

- морских водорослей;

- вырабатываемую из биомассы;

- водостоков;

- твердых бытовых отходов;

- геотермальных источников.

Недостатком возобновляемых источников энергии является низкая сте­пень ее концентрации. Но это в значительной степени компенсируется ши­роким распространением, относительно высокой экологической частотой и их практической неисчерпаемостью. Такие источники наиболее рациональ­но использовать непосредственно вблизи потребителя без передачи энергии на расстояние. Энергетика, работающая на этих источниках, использует по­токи энергии, уже существующие в окружающем пространстве, перераспре­деляет, но не нарушает их общий баланс.

Неиспользование потоков энергии возобновляемых источников приводит к ее безвозвратной потере, предопределяет несколько иной подход к оценке эффективности устройств, применяющих эти источники, по сравнению с устройствами, работающими на невозобновляемых ресурсах.

Учитывая истощенность энергетических ресурсов, роль использования возобновляемых источников энергии во многих странах с каждым годом возрастает. Так, выработка электроэнергии на ветряных установках увеличивается в среднем в год на 24 %, от солнечных бата­рей - на 17, а на геотермальных станциях - на 4%. В Дании на ветроустановках вырабатывается 10 % всей производимой в стране элек­троэнергии, в германской земле Шлезвиг-Гольштейн - 14, в провинции На­варра (Испания) - 22 %.

Солнечная энергия преимущественно используется для горя­чего водоснабжения, сушки сельскохозяйственной продукции, опреснения вод, других технологических целей, а также преобразования ее в электриче­скую энергию. В дальнейшем на первое место должны выйти технологии по преобразованию солнечной энергии в электрическую и химическую энер­гию. Находит применение солнечная энергия также на наземных транспорт­ных средствах, на водных просторах и в воздухе.

В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энер­гии резко возрастает, поскольку потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно солнечного излучения, чрез­вычайно велики. При нынешнем состоянии науки и техники солнечная элек­тростанция может быть рентабельна, если число солнечных часов за год со­ставляет не менее 1900. Это подтверждает и опыт строительства и эксплуа­тации электростанции «Тесей» мощностью 50 МВт на побережье острова Крит, где Солнце светит 2200 часов в год. По ночам и в пасмурные дни на станции подключается резервный паровой котел, работающий на мазуте.

По данным метеорологов в Республике Беларусь 150 дней в году пас­мурно, 185 дней - с переменной облачностью и 30 - ясных, а всего число часов солнечного сияния в Беларуси достигает 1200 часов на севере страны и 1300-на юге.

Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемким видам про­изводства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а, следо­вательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, полу­чения материалов, изготовления гелиостатов, другой аппаратуры, их пере­возки. И, несмотря на это, Япония взялась осуществить грандиозный проект перекачки энергии Солнца на Землю. Министерство экономики и промыш­ленности объявило, что начаты научные работы, связанные с запуском в космос гигантского спутника с двумя солнечными батареями, каждая из ко­торых - по километру в ширину и по три - в длину. Беспрецедентный про­ект оценивается в два триллиона иен (примерно 18 миллиардов долларов). Фактически это будет первая в истории космическая электростанция мощ­ностью в миллион киловатт - почти на 20 процентов больше, чем у Днепро­гэса. Сам спутник, весом 20 тысяч тонн, будет представлять собой симмет­ричную конструкцию из трех основных частей - двух солнечных батарей-пластин по бокам и антенны-тарелки в центре. Ее диаметр составит пример­но километр. Она будет передавать собранную энергию наземной антенне. Площадь исполинского диска приемной антенны измеряется несколькими квадратными километрами, а раскинут он будет где-нибудь в океане или пустыне. Экологически безупречная суперэлектростанция будет вращаться на геостационарной орбите в 36 тысячах километров от планеты. Предпола­гается, что это произойдет не позднее 2040 г.

Энергия, заключенная в текущей воде, многие тысячелетия, верно, служит человеку. Запасы воды на земле колоссальны - % планеты покры­ты водой. Огромным аккумулятором энергии является мировой океан, по­глощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. В нем плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские тече­ния. На земле рождаются многочисленные реки, несущие огромные массы веды в моря и океаны. И люди раньше всего научились использовать энер­гию рек в качестве путей сообщения.

Когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение во­дяного колеса в виде водяной турбины. Считают, что современная гидро­энергетика родилась в 1891 г.

В нашей стране гидроэлектростанции начали строить в 30-х годах про­шлого века. Первенцем была Чигиринская ГРЭС на реке Друть в Могилевской области. В довоенные годы был построен ряд небольших гидроэлек­тростанций на малых реках. Большинство из них в годы войны были разру­шены, а в первые послевоенные годы восстановлены и построены новые. К концу 1956 г. в нашей республики насчитывалось 162 ГЭС общей установ­ленной мощностью 11854 кВт. Однако, начиная с 60-х годов, они начали за­крываться, не выдержав конкуренции с большой энергетикой.

В последние годы во многих странах мира, особенно в Японии, Англии, странах Скандинавии, возрастающий интерес проявляется к получению энергии от морских волн, в результате чего эксперименты переросли в стадию реализации проектов. Создано большое количество различных центров, поглощающих и преобразовывающих волновую энергию.

В результате воздействия сил притяжения Луны и Солнца происходят периодические колебания уровня моря и атмосферного давления, что при­водит к образованию приливных волн, которые и используются для выра­ботки   электроэнергии    на     приливных     электростанциях (ПЭС).

Из современных приливных электростанций наиболее хорошо известны крупномасштабная электростанция Ране мощностью 240 МВт (Бретань, Франция), построенная в 1967 году на приливах высотой до 13 м, и небольшая, но принципиально важная опытная станция мощностью 400 кВт в Ки­слой Губе на побережье Баренцева моря (Россия). Блоки этой ПЭС буксиро­вались на плаву в нужные места для включения ее в местные энергосети в часы максимальной нагрузки электроэнергии потребителями.

Неожиданной возможностью океанской энергетики оказалось выращи­вание с плотов в океане быстрорастущих гигантских водорослей келп, легко перерабатываемых в метан для энергетической замены при­родного газа.

Большое распространению получает использование биомассы для получения электроэнергии.

Большое внимание приобрела «океанотермическая энер­гоконверсия» (ОТЭК), то есть получение электроэнергии за счет разности температур между поверхностными и засасываемыми насосами глубинными океанскими водами, например, при использовании в замкнутом цикле турбины таких легко испаряющихся жидкостей, как пропан, фреон или аммоний.