Альтернативные источники энергии и возможность их использования в России

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(СПбГУ)

Геологический факультет

Кафедра геологии месторождений  полезных ископаемых

 

 

Курсовая работа

 

 

Альтернативные источники  энергии и возможность их использования в России

 

 

 

 

                  

 

 

 

Студент 1 курса Э.И. Урманшин

 

Научный руководитель:

Д. каф. ГМПИ Ю.Э. Петрова

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012

 

Содержание

 

Введение

 

1.      Классификация альтернативных источников энергии

2. Доля альтернативных источников энергии в Структуре энергетических ресурсов России и динамика их потребления

3. Альтернативные источники энергии и возможности их использования в России

3.1 Энергия ветра (ветровая энергетика)

3.2 Малая гидроэнергетика

3.3. Солнечная энергия

3.4 Энергия биомассы

3.5. Геотермальная энергия

3.6 Энергетические ресурсы морей и океанов

3.7 Использование низкопотенциального тепла в сочетании с тепловыми насосами

4. Политика России в области альтернативных источников энергии

 

Заключение 

 

Список литературы

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Увеличивающееся загрязнение окружающей среды, нарушение теплового баланса  атмосферы постепенно приводят к  глобальным изменением климата. Дефицит  энергии и ограниченность топливных ресурсов с всё нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к альтернативным источникам энергии (АИЭ). Они экологичны, возобновляемы, основой их служит энергия Солнца и Земли.

По прогнозам British Petroleum, традиционные  топливно-энергетические ресурсы, при существующих темпах развития нефтегазовой отрасли, иссякнут в ближайшие 100-150 лет. Мировые запасы угля составляют 30 трлн тонн, нефти - 300 млрд тонн, газа - 220 трлн м³. Разведанные запасы угля составляют 1685 млрд тонн, нефти - 137 млрд тонн, газа - 142 трлн м³. Несмотря на это, при том, что в последние годы было сделано много открытий месторождений нефти и газа в шельфовых зонах морей, запасов угля хватит примерно на 270 лет, нефти на 35-40 лет, газа на 50 лет.[14]

Практически все развитые страны мира уделяют серьезное внимание проблеме использования АИЭ. В России также разработана комплексная программа проведения научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ по использованию АИЭ. Программой предусмотрен ряд организационных мероприятий по освоению промышленностью производства и широкомасштабного внедрения систем энергоснабжения, работающих на АИЭ.

 

Цель курсовой работы: изучить перспективы использования АИЭ на территории России.

Задачи:

1. Изучить виды АИЭ
2. Проанализировать ситуацию на мировом энергетическом рынке и выявить долю АИЭ в мировом энергетическом балансе
3. Выявить возможность использования АИЭ на территории России

 

1. Классификация альтернативных источников энергии

 

Альтернативные источники энергии – это источники на основе постоянно  существующих  или  периодически  возникающих  в  окружающей  среде потоков  энергии.  Возобновляемая  энергия  не  является  следствием  целенаправленной деятельности человека, и это является ее отличительным признаком.

В  соответствии  с резолюцией № 33/148 Генеральной Ассамблеи ООН (1978 г.) к АИЭ относятся:  солнечная,  ветровая,  геотермальная,  энергия морских волн,  приливов  и океана, энергия биомассы, древесины, древесного угля, торфа, тяглового скота, сланцев, битуминозных песчаников и гидроэнергия больших и малых водотоков. Классификация АИЭ представлена в таблице 1.

 

Источники первичной энергии	Естественное  преобразование энергии	Техническое  преобразование энергии	Вторичная  потребляемая энергия
Земля	Геотермальное  тепло Земли	Геотермальная электростанция	Электричество
Солнце	Испарение  атмосферных осадков	Гидроэлектростанции (напорные и свободнопоточные)
	Движение атмосферного воздуха	Ветроэнергетические установки
	Морские течения	Морские  электростанции
	Движение волн	Волновые  электростанции
	Таяние льдов	Ледниковые  электростанции
	Фотосинтез	Электростанции  на биомассе
		Фотоэлектричество
Луна	Приливы и отливы	Приливные  электростанции

 

 

Таблица 1.  Альтернативные источники энергии

На данный момент в мире наблюдается увеличение доли АИЭ в энергетическом балансе. На рисунке 1 виден рост возобновляемых источников энергии в странах Европейского союза.

Рисунок 1. Динамика роста выработки электроэнергии в ЕС-15 1996-2008гг. Источник: Energy Information Association

Сегодня доля потребления энергии АИЭ в энергетическом балансе всего мира составляет около 7 процентов.

Рисунок 2. Структура потребления первичных энергетических ресурсов в мире в начале XXI века. Источник: [8]

Начиная  с 90-х  годов  по  инициативе ЮНЕСКО  при  поддержке государств-членов ООН и заинтересованных организаций, проводятся мероприятия по продвижению идеи широкого использования возобновляемых источников.

Главным образом на скорейший переход  к АИЭ указывают следующие  основные причины:

• Глобально-экологическая: общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI века;
• Политическая: страны, в полной мере освоившие альтернативную энергетику, будут играть существенную роль в мировой экономике энергетики;
• Экономическая: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими АИЭ, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную - постоянно растут;
• Социальная: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды.
• Эволюционно-историческая: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на АИЭ.

 

 

2. Доля альтернативных источников энергии в Структуре энергетических ресурсов России и динамика их потребления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3. Потенциальные  возможности  АИЭ в России, в млрд т.у.т. Источник: [14].

По данным «BP Statistical review of world energy 2011», годовой объем потребления всех топливно-энергетических ресурсов России составляет около 0.9 млрд т.у.т. Технический потенциал возобновляемых источников энергии составляет порядка 4,6 млрд. т.у.т. в год, то есть в пять раз превышает объем потребления всех топливно-энергетических ресурсов России. В настоящее время экономический потенциал возобновляемых источников энергии существенно увеличился в связи с подорожанием традиционного топлива и удешевлением  оборудования  возобновляемой энергетики за прошедшие годы.

Несмотря на высокий потенциал  АИЭ в России, их доля в общем объеме производства энергии на территории страны по-прежнему мала. Доля  возобновляемой  энергетики  в  производстве  электроэнергии  составила в 2002 г. около 0,5% от общего производства или 4,2 млрд. кВт·ч, а объем замещения органического топлива – около 1% от общего потребления первичной энергии или около 10 млн. т.у.т. в год.

 

Рисунок 4. Доля возобновляемых источников энергии в общем общем объеме ее производства в разных странах. Источник: агентство по прогнозированию балансов в электроэнергетике.

В связи  с этим в мировой структуре  потребления АИЭ Россия просто теряется на фоне таких стран, как США, Германия, Испания.

Рисунок 5. Мировая структура потребления альтернативной энергии. Источник: INFOLine

Основная проблема использования  АИЭ в России – высокая стоимость  производимой ими энергии. На рисунке  6 видно, насколько дороже выходит энергия от АИЭ в России по сравнению с развитыми странами мира.

Рисунок 6. Стоимость производимой энергии в России и развитых странах мира (в цент/кВт*ч). Источники: МЭА, ЗАО «АПБЭ», ОАО «РусГидро».

Несмотря  на это, в последние годы в России прослеживается бурный рост инвестиций в АИЭ. Так с 2004 года объем инвестиций в возобновляемую энергетику увеличился примерно в пять раз.

Рисунок 7. Динамика инвестиций в возобновляемую энергетику в 2004-2009 годах, млрд долл. Источники: МЭА, ЗАО «АПБЭ», ОАО «РусГидро».

Но  в тоже время рост потребления  возобновляемой энергии в России в 2011 году остался неизменным.

Рисунок 8. Рост потребления возобновляемой энергии в 2011 году. Источник: INFOLine.

Однако, на сегодняшний день в России уже построено немало объектов по использованию АИЭ. Из рисунка 9 видно, что среди них есть и довольно крупные.

Рисунок 9. Самые крупные объекты альтернативной энергетики в РФ. [15]

 В области геотермальной энергетики еще в 1966г. на Камчатке была построена экспериментальная Паужетская геотермальная электростанция мощностью 11 МВт, а в 2003г. была пущена в эксплуатацию Мутновская ГеоЭС, мощность которой в настоящее время составляет 60 МВт. В сфере ветряной генерации стоит отметить Куликовскую ВЭС, крупнейшую ветряную электростанцию в России, которая была введена в эксплуатацию в 2002г. с мощностью 5,1 МВт. [15]

 

3. Альтернативные источники энергии и возможности их использования в России

 

1. Энергия ветра (ветровая энергетика)

 

Различные виды АИЭ находятся на разных стадиях освоения. Наибольшее применение получил самый изменчивый и непостоянный вид энергии - ветер. Но ветер - это очень рассеянный энергоресурс. Природа не создала “месторождения” ветров и не пустила их, подобно рекам, по руслам. Ветровая энергия практически всегда “размазана” по огромным территориям. Основные параметры ветра - скорость и направление - меняются подчас очень быстро и непредсказуемо, что делает его менее “надежным”, чем Солнце.

Суммарная мощность крупных ветровых энергетических установок и ветровых энергетических станций в мире, по разным оценкам, составляет от 10 до 20 ГВт. Помимо роста суммарной мощности ветряных установок, растет и их единичная мощность, превысившая 1 МВт. По прогнозам аналитиков, энергетика ветра в ближайшее время по-прежнему будет занимать первое место среди АИЭ. На данный момент США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия – мировые лидеры по применению энергии ветра. По экспертным оценкам валовой потенциал ветроэнергетики в России составляет 26*10⁶ т.у.т./год, а экономический – 12,5*10⁶ т.у.т./год. Сейчас в России рядом производителей выпускаются в основном малые ветроустановки мощностью 500 Вт – 16 кВт как для водоподъема, так и производства электроэнергии. Разработаны ВЭУ мощностью 100 и 250 кВт, несколько таких установок эксплуатируется в северных регионах страны.[9]

Различные  зоны  страны  имеют  ветровые  режимы,  сильно  отличающиеся  один  от  другого.  Значение  среднегодовой  скорости  ветра  в  данном районе дает возможность приближенно судить о целесообразности использования  ветродвигателя и  об  эффективности  агрегата. Карта  ветроэнергетических ресурсов России представлена на рисунке 10. [12]

  Считается, что сооружение ветровой установки мощностью до 5-6 кВт экономически оправдано при скорости ветра, превышающей 3,5-4,0 м/с. Для больших установок требуется скорость ветра 5,5-6,0 м/с. [2]