Альтернативные источники энергии

 
рис. 28 «Схема теплового насоса при горизонтальном коллекторе со спиральной укладкой труб»

 

1. Тепловой насос
2. Трубопровод, уложенный в земле
3. Бойлер косвенного нагрева
4. Система отопления «теплый пол»
5. Контур подачи горячей воды

Однако при укладке спиралью сильно увеличивается гидродинамическое  сопротивление, что приводит к дополнительным затратам на прокачку теплоносителя, так  же сопротивление увеличивается  по мере увеличения длины труб.

• При вертикальном расположении коллектора трубы укладывают в вертикальные скважины на глубину 20–100 м.

 
рис. 29 «Схема вертикального зонда»

Стремление человека найти новый неиссякаемый источник энергии, безопасный для нашей и  других планет, привел к тому, что  солнечная энергетика на сегодняшний  день становится все более и более  популярной темой по всему миру. Потребление человеком энергии растет, и по прогнозам к 2015 году оно составит уже 361 ГВт, а традиционные ресурсы (нефть, газ и уголь) на Земле ограничены, кроме этого их интенсивное использование

 

 

человеком загрязняет планету.

По сравнению с другими  альтернативными источниками энергии (гидроэнергия, механическая и тепловая энергия мирового Океана, ветровая и геотермальная энергии), энергия Солнца имеет неограниченный потенциал, Солнце несет неограниченный запас энергии, нужно только научиться правильно использовать ее. В связи с этим на мировом рынке наблюдается усиленная работа по развитию технологий и снижению цен на солнечные батареи, над этим вопросом работают ведущие институты и производители мира. Правительства многих стран принимают Программы поддержки солнечной энергетики, в России, к сожалению, подобных программ пока нет. Наше государство приняло ряд поправок в ФЗ «Об электроэнергетике», разрушив таким образом монополию в сфере энергетики, однако актов под это еще нет, и неизвестно, как они будут выглядеть.

Мировой вклад России в производство фотоэлектрических станций на сегодняшний день составляет не более 1%, тогда как солнечная фотоэнергетика является одной из наиболее быстро растущих отраслей мировой экономики (мировой темп роста – 30-50% в год). При этом в нашей стране пока еще нет лабораторий осуществляющих испытания и сертификацию солнечных элементов и модулей по международным стандартам. Поэтому для Европы Россия в смысле солнечной энергетики, пока является «белым пятном».

Одним из преимуществ использования солнечных батарей является тот факт, что фотоэлектрические электростанции (ФЭС) самые экологически чистые и легко возводимые, благодаря своей модульной конструкции. Кроме этого, ФЭС характеризует высокая надежность (до сих пор они являются источником питания практически для всех спутников на земной орбите, потому что работают без поломок и почти не требуют технического обслуживания), низкие текущие расходы (благодаря отсутствию подвижных частей, ФЭС не требуют особого ухода), экологичность (это бесшумные и чистые модули, при их работе не происходит сжигания топлива),

модульность (благодаря этому свойству, ФЭС могут достигать совершенно различных размеров, в зависимости  от потребности в электроэнергии), длительный срок службы (работают до 30 лет), низкие затраты на строительство (обычно ФЭС строят близко к потребителю, т.е. нет нужды тянуть линии электропередач на дальние расстояния, не нужно закупать трансформаторы), и конечно нужно отметить независимость ФЭС от изменения цен на энергоносители.

рис. 30 «Солнечные батареи»

Особенной популярностью  солнечные батареи пользуются в  южных странах, где их устанавливают  непосредственно на крышах жилых домов, иногда такие батареи можно видеть практически на каждом доме. Можно назвать несколько крупных «солнечных парков». Среди них: «Солнечный парк» PEX в Испании на 30 МВт, способный обеспечить энергией до 16000 домов, «Солнечный парк» в Баварии на 11 МВт и в Лейпциге на 5 МВт, в Португалии – на 11 МВт, в Южной Корее на 4 МВт и в Израиле - на 100 МВт. 
         На сегодняшний день существует несколько технологий производства солнечных батарей, основанных на использовании того или иного материала при изготовлении пластины. Основано это на различном поглощении разными материалами солнечного излучения.

рис. 31 «Относительная интенсивность материалов»

 
           Среди широко используемых материалов можно назвать моно- и поликристаллический кремний, а также GaAs, CdTe, аморфный кремний и многие другие. В соответствии с выбранным материалом применяется определенная технология, которая отличается этапами производства и набором оборудования. 
           Наиболее часто в качестве сырья используется моно- и поликристаллический кремний. КПД пластин на основе этого материала колеблется в пределах от 13 до 18% (в настоящее время ведущие производители солнечных батарей пытаются повысить КПД до 19%). Такие пластины очень хрупкие, требуют дополнительной защиты, но значительно дешевле пластин из других материалов.

рис. 31 «Кремний»

Тонкопленочная  технология основана на использовании  таких материалов, как CdTe, GaAs или  аморфный кремний. КПД таких пластин  также не превышает 20%, хотя в перспективе  есть планы увеличения его до 22%.

         В зависимости от используемой подложки такие батареи могут гнуться, весьма устойчивы к механическим воздействиям, герметичны.

Стоимость их выше стоимости кремниевых систем. 
         В настоящее время ведущие институты России и мира ведут разработки по созданию солнечных элементов на основе многослойных структур, это очень трудоемкая работа, но она позволит повысить КПД до 33%. 
На сегодняшний день производство солнечных батарей в промышленном масштабе наиболее рентабельно выполнять по кремниевой технологии, это наиболее изученная и дающая наивысший выход технология производства. Ниже приведена.

В состав гидроэлектрических станций, 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.

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Итак, спор о том, что опаснее, а что  выгоднее в производстве электроэнергии пока что не завершен.Человечество постоянно совершенствует способы получения так необходимой ему энергии, в том числе электрической. Но будет ли у этого и другого нового способа будущее, и насколько они окажутся безопасными для человека и природы?  
                Несмотря на внешнюю привлекательность «нетрадиционных» видов получения электроэнергии, у них есть ряд недостатков. С их помощью пока, на современном уровне развития техники и экономики, невозможно получить так же много электроэнергии, как с помощью тепловой, гидро- или атомной энергетики. Есть и другие недостатки альтернативных источников энергии. 
               Например, существует в мире несколько электростанций, которые используют энергию приливов и отливов в океанах и морях. Казалось бы, что может быть лучше – практически безотходный способ получения энергии, почти вечный двигатель. Но, оказывается, если таких станций построить много, они могут существенно замедлить вращение Земли вокруг своей оси! Вред от такого вмешательства в природу может совершенно непредсказуемым и непоправимым. Солнечные электростанции так же, как и ветряные, и геотермальные пока могут быть построены далеко не везде. 
                 А в Германии чрезмерное использование энергии ветра привело к ослаблению ветров, которые раньше выдували смог и вредные отходы, выделяемые в окружающую среду фабриками и заводами, с территории городов. Теперь экология этих населенных пунктов заметно ухудшилась.  
                 Главный их недостаток на сегодня – это дороговизна, в большой потребности количества материалов и в очень обширной территории, которая тоже не везде может быть найдена. Строят солнечные станции на крышах

 

 

 

домов и в  космосе, на орбитальных станциях. При  этом используют самые современные солнечные батареи. Но, к сожалению, заменить собой традиционные виды получения электроэнергии в нужном количестве они пока не могут.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Байерс Т.20 конструкций с солнечными элементами: учебник. - М.: Мир, 1988.
2. Сюнроку Танака Жилые дома с автономным теплохладоснабжением: учебное пособие / Танака Сюнроку, Суда Рейдзи. - М.: Стройиздат, 1989.
3. Шефтер И.Я. Использование энергии ветра: учебное пособие. - М.: Энергия, 1975.
4. Поедем на биотопливе // Экология и жизнь. - 2006. - 5 (54).
5. Хлопоты вокруг выборов //Экология и жизнь. – 2006. – 2(51).
6. Байерс Т. 20 конструкций с солнечными элементами. – М.,1988.
7. Сюнроку Танака Жилые дома с автономным теплохладоснабжением. – М., 1989.
8. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. – 1975.
9. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А. Силовая электроника. М.: Издательский дом МЭИ, 2007.
10. http://www.topaz-s.kz/news/index.php?ELEMENT_ID=334
11. http://esco-ecosys.narod.ru/2004_4/art53.htm
12. http://www.mirwomne.ru/dom/ecologiya-doma/ecostroitelstvo/
13. http://energysafe.ru/alternative_energy/alternative_energy/1326/
14. http://artmetall.dp.ua/blog/ustroystvoekodoma/
15. http://www.sovtest.ru/ru/publication/proizvodstvo-solnechnykh-batarei-na-0
16. http://www.powersolar.ru/novinki/solnechnaya-enegriya-prevraschaetsya-v-elektricheskii-tok/
17. http://www.solarroof.ru/theory/28/104/

18. http://pal-antvlad.narod2.ru/index/0-2

 

 

 

 

Министерство образования  и науки РФ

Белгородский государственный  технологический университет 

им.В.Г.Шухова

 

Кафедра ГСХ

 

 

 

 

 

 

 

 

Научная работа по дисциплине «Материалы и изделия  для жилищного и гражданского строительства» на тему:

«Альтернативные источники энергии»

 

 

 

 

 

Выполнила:

 ст. гр. ГС – 31

Бондаренко О.В

Проверил:

Косухин М.М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Белгород 2013