Альтернативные источники энергии

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………….3

1 Классификация альтернативных источников энергии........................................................................................................5

1.1 Основное понятие и виды альтернативных источников энергии………….5

1.2 Основные причины перехода  к альтернативным источникам  энергии…...5

2 Доля альтернативных источников энергии в Структуре энергетических ресурсов России и динамика их потребления……………….......................................7

3 Альтернативные источники энергии и возможности их использования в России…………………………………………9

3.1 Энергия ветра (ветровая  энергетика); малая гидроэнергетика; солнечная энергия ……………………………………………………………………………9

3.2 Энергия биомассы; геотермальная энергия; энергетические ресурсы морей и океанов ………………………………………………………………..18

3.3 Использование низко-потенциального тепла в сочетании с тепловыми насосами. ………………………………………………………………………...27

4 Политика России в области альтернативных источников энергии…………………………………………………...31

Выводы………………………………………………………………………..34

Список ИСПОЛЬЗУЕМОЙ литературы…………………………….36

ПрИЛОЖЕНИЕ

 

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.

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:

- Изучить виды АИЭ

- Проанализировать ситуацию на мировом энергетическом рынке и выявить долю АИЭ в мировом энергетическом балансе

- Выявить возможность использования АИЭ на территории России

Курсовая работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников, приложений. Методы  исследований:

1. Анализ источников литературы, Интернет-ресурсов.
2. Сравнение
3. Систематизация

 

1. Классификация альтернативных источников  энергии

1.1 Основное понятие и виды 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-см. приложении 1).

На данный момент в мире наблюдается увеличение доли АИЭ в энергетическом балансе. На рисунке 1 виден рост возобновляемых источников энергии в странах Европейского союза (см. приложение 2, рис. 1).

Сегодня доля потребления энергии АИЭ в энергетическом балансе всего мира составляет около 7 процентов (см. приложение 2, рис. 2).

1.2 Основные причины перехода  к альтернативным источникам  энергии

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

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 (см. приложение 3, рис. 3).

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 (см приложение 3, рис. 4).

В связи с этим в мировой структуре потребления АИЭ Россия просто теряется на фоне таких стран, как США, Германия, Испания (см. приложение 4, рис. 5).

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 (см. приложение 4, рис. 6).

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 (см. приложение 5, рис. 7).

Но в тоже время рост потребления возобновляемой энергии в России в 2011 году остался неизменным (см. приложение 5, рис. 8).

Однако, на сегодняшний день в России уже построено немало объектов по использованию АИЭ. Из рисунка 9 видно, что среди них есть и довольно крупные (см. приложение 6, рис. 9).

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.

 

3. Альтернативные источники энергии  и возможности их использования  в России

3.1 Энергия ветра (ветровая энергетика); малая гидроэнергетика; солнечная энергия

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.

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 (см. приложение 6, рис. 10).

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.

По зарубежным данным для сооружения ветровой энергетической установки мощностью в несколько мегаватт предпочтительны районы со среднегодовой скоростью ветра 8 м/с на высоте размещения ветроколеса. Большинство областей европейской части России относятся к зоне средней интенсивности ветра. В этих районах среднегодовая скорость ветра составляет от 3,5 до 6 м/сек. К этой же зоне относится часть территории, лежащая юго-восточнее озера Байкал.

Цифрами обозначены зоны со среднегодовыми скоростями ветра:

1 – выше 6 м/сек; 2 –  от 3,5 до 6 м/сек; 3 – до 3,5 м/сек.

Третья зона занимает обширную территорию Восточной Сибири и Дальнего Востока, некоторых областей европейской части России. В этой зоне скорости ветра относительно невелики – до 3,5 м/с, и широкое применение здесь ветроэнергетических установок не рекомендуется.

В отдельных районах России скорости ветра достигают 8 м/с и более. В то же время в районах восточнее реки Енисея до побережья Охотского моря преобладают ветры слабой интенсивности – от 1,5 до 3,5 м/с; только на самом побережье она повышается.

Отсюда можно выявить определенную закономерность – высокие скорости ветра характерны для морских побережий и горных перевалов. Западногерманские специалисты, изучавшие возможность создания системы мощных ветровых электростанций в Германии, сообщают о том, что скорости ветра на Балтийском побережье Германии находятся в интервале 6-7,5 м/с, во внутренних же районах эти значения меньше. Одновременно они приводят данные о периоде затишья. Оказалось, что периоды затишья (штиля) наблюдаются, как правило, летом, на морском побережье Германии продолжительностью 7-10 ч, во внутренних районах страны – 16-30 ч максимально до 130 ч.

Необходимо иметь в виду, что даже к одному работающему ветряку близко подходить не желательно, и притом с любой стороны, так как при изменениях направления ветра направление оси ротора тоже изменяется. Для размещения же сотен, тысяч и тем более миллионов ветряков потребовались бы обширные площади в сотни тысяч гектаров. Дело в том, что ветроагрегаты близко друг к другу ставить нельзя, так как они могут создавать взаимные помехи в работе, «отнимая ветер» один от другого. А на занимаемой ветроагрегатами площади уже ничего другого делать будет нельзя. Работающие ветродвигатели создают значительный шум, и что особенно плохо — генерируют неслышимые ухом, но вредно действующие на людей инфразвуковые колебания с частотами ниже 16 Гц. Кроме этого, ветряки распугивают птиц и зверей, нарушая их естественный образ жизни, а при большом их скоплении на одной площадке — могут существенно исказить естественное движение воздушных потоков с непредсказуемыми последствиями. Отсюда следует, что при строительстве ветряных электростанций, нужно брать во внимание не только скорость ветра в данном районе, но и наличие населенных пунктов и лесов поблизости.

Использование ветряных электростанций в России имеет массу преимуществ при установке их в районах, не обеспеченных централизованным энергоснабжением и использующих дорогое привозное топливо. В этих случаях использование энергии ветра имеет также большое социальное значение, увеличивая надежность энергоснабжения.

Малая гидроэнергетика

К малым ГЭС условно относят гидроэнергетические агрегаты мощностью от 100 кВт до 10 МВт. Меньшие агрегаты относятся к категории микро-ГЭС. Суммарная мощность в 2008 году малых ГЭС в мире  превышала 85 ГВт.

В последние годы малая гидроэнергетика занимает одно из ведущих мест в электроэнергетике многих стран мира. В некоторых странах суммарная мощность микро-ГЭС превышает 1 млн. кВт (Италия, Франция, Испания, Швеция, Канада, США). Их используют как локальные экологически чистые источники энергии, за счет которых экономятся традиционные виды топлива, уменьшая выброс углекислого газа в атмосферу. Лидирующие позиции в развитии малой гидроэнергетики занимает Китай, если в 2000 году в этой стране совокупная мощность малых ГЭС составляла около 25 ГВт, то к началу 2010 года работало  45 тыс. малых ГЭС общей мощностью более 55 ГВт, обеспечивающих значительную часть потребностей в электроэнергии сельского населения страны.