Возобновляемые источники энегрии

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

Кафедра технологий важнейших  отраслей промышленности

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

На тему:

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ  ЭНЕРГИИ

 

 

 

 

 

 

ВЫПОЛНИЛА:

Студентка ФМк,                                                                    Е. М. Ляпко

1 курс, ДММ-1

 

 

 

Проверил,                                                                         М. В. Михадюк

доцент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2012

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………….…3

1. Геотермальная энергия…………………………………………………....5
1. Геотермальная электростанция……………………………………....7
2. Солнечная энергия………………………………………………………...8
1. Истрия возникновения солнечных батарей………………………….9
3. Биомасса………………………………………………………………...….9
4. Гидроресурсы…………………………………………………………….11
5. Энергия Мирового океана………………………………………….……12
1. Энергия волн………………………………………………..….……..12
2. Энергия приливов и отливов………………………………………...13
3. Тепловая………………………………………………………………16
6. Энергия ветра…………………………………………………………….18
1. Экономическая эффективность использования энергии ветра……20

          Заключение………………………………………………………………...…22

          Литература……………………………………………………………………23

          Приложения…………………………………………………………………..24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Возобновляемыми энергоресурсами  называют целую гамму энергетических ресурсов, основной характеристикой  которых является то, что они постоянно  возобновляются, не смотря на их использование. Кроме энергии приливов и отливов, все возобновляющиеся энергоресурсы  получают подпитку от солнца – практически  единственного источника энергии  на нашей планете.

Структура нашей планеты  достаточно сложная включает литосферу, гидросферу и атмосферу, из которых каждая обладает специфическими качествами и по разному реагирует на воздействие солнечной радиации. Наряду с неравномерным распределением солнечного света по земной поверхности всё это вызывает разницу в давлении, температуре, химическом потенциале и уровня солености воды. Эти различия, поддерживаемые солнечным излучением, и есть потенциальные источники энергии. В естественных условиях эти различия постепенно сглаживаются вследствие необратимого рассеивания, и какая-то определенная часть энергии, в конечном счете, уходит в космос.

Использование возобновляющихся источников энергии, по сути, есть вмешательство  в процесс распределения солнечной  энергии и использование этой энергии на нужды человека. К счастью  в большинстве случаев между  поглощением солнечной энергии  тем или иным объектом и её выделением в космос в виде инфракрасных излучений  проходит достаточно много времени. Это дает возможность воспользоваться  выше упомянутой энергией.

Так как Земля находится  в среднем на расстоянии 150 млн. км от Солнца, только малая часть радиации, зависящая от угла падения, попадает на Землю. Однако даже это количество оказывается достаточно большим  и поддерживает практически все  процессы, происходящие на Земле, включая  жизнь.

К возобновляемым источникам энергии, которые в настоящее  время принимают во внимание, относятся:

• геотермальная энергия земли;

• солнечная энергия;

• биомасса в пределах возобновляемости;

• гидроэнергия;

• энергия Мирового океана;

• энергия ветра.

Следует сразу же подчеркнуть, что возобновляемая энергия не значит неисчерпаемая, т. е. сколь угодно большая  по величине. Для оценки ее величины используют понятие «потенциал». Потенциал  возобновляемых источников энергии  — это количество энергии, которое  можно использовать от данного источника  в течение года. При этом различают  следующие градации потенциала:

• теоретический;

• технически возможный;

• экономически или экологически целесообразный.

Теоретический потенциал  — это количество энергии, которое  образуется от данного источника  в течение года. Технически возможный — часть этой энергии, для использования которой у нас имеются технические средства. На-пример, современные ветротурбины начинают вращаться при скорости ветра 2 м/с и выше. Значит, при меньшей скорости мы технически не можем использовать энергию ветра. Аналогичная ситуация и с гидротурбинами: для каждого типа есть определенная минимальная скорость, при которой гидроколесо способно вращаться. Экономически целесообразный составляет, в свою очередь, часть технически возможного потенциала, способного конкурировать с другими источниками энергии. В настоящее время ветроустановки рентабельны в местах, где средняя скорость ветра составляет 8 м/с и выше. Наконец, в последнее время все более актуальными становятся экологические факторы (они подробно будут рассмотрены ниже). Экологически целесообразный — это тоже часть технически возможного потенциала, применение которого не наносит существенного ущерба окружающей среде.

 

1. Геотермальная энергия 

Говоря просто геотермальная  энергия — это энергия внутренних областей Земли. Извержение вулканов наглядно свидетельствует об огромном жаре внутри планеты. Ученые оценивают температуру ядра Земли в тысячи градусов Цельсия. Эта температура постепенно снижается от горячего внутреннего ядра где как полагают металлы и породы могут существовать только в расплавленном состоянии до поверхности Земли.

Геотермальные ресурсы огромны. Истоки их освоения уходят еще в  глубокую древность. Тепло Земли  уже сейчас вносит вклад в современную  энергетику, но он не соответствует  ни экономической и экологической  эффективности, ни ресурсам, пригодным  для освоения имеющимися техническими средствами. Остается надеяться, что  повсеместное введение новой интенсивной  циркуляционной технологии для производства геотермальной энергии приведет к более широкому ее использованию.

Геотермальная энергия может  быть использована двумя основными  способами —для выработки электроэнергии и для обогрева домов, учреждений и промышленных предприятии. Для какой из этих целей она будет использоваться зависит от формы в которой она поступает в наше распоряжение. Иногда вода вырывается из-под земли в виде чистого "сухого пара" т. е. пара без примеси водяных капелек. Этот сухой пар может быть непосредственно использован для вращения турбины и выработки электроэнергии. Конденсационную воду можно возвращать в землю и при ее достаточно хорошем качестве—сбрасывать в ближний водоем.

В других местах, где имеется  смесь воды с паром (влажный пар), этот пар отделяют и затем используют для вращения турбин; капли воды повредили бы турбину. Наконец, в  большинстве месторождений есть только горячая вода, и энергию  здесь можно вырабатывать, пользуясь  этой водой для перевода изобутана  в парообразное состояние, с тем чтобы этот изобутановый "пар" вращал турбины. Такой процесс называют системой с бинарным циклом. Горячей водой можно непосредственно обогревать жилища, общественные здания и предприятия (централизованное теплоснабжение).

В районах, отличающихся газотермальной активностью для отопления используются парогеотермальные источники. Применение этого способа отопления лимитируется наличием в мире соответствующих районов. Тем не менее имеется потенциальная возможность его расширения путем прокачивания геотермальных вод через горячие подземные породы, где они находятся на умеренной глубине.

Применение геотермальных  вод не может рассматриваться  как экологически чистое потому, что  пар часто сопровождается газообразными  выбросами, включая сероводород  и радон-оба считаются опасными. На геотермальных станциях пар, вращающий турбину, должен быть конденсирован, что требует источника охлаждающей воды, точно так же как этого требуют электростанции на угле или ядерном топливе. В результате сброса как охлаждающей, так и конденсационной горячей воды возможно тепловое загрязнение среды. Кроме того, там, где смесь воды и пара извлекается из земли для электростанций, работающих на влажном паре, и там, где горячая вода извлекается для станций с бинарным циклом, воду необходимо удалять. Эта вода может быть необычно соленой (до 20% соли), и тогда потребуется перекачка ее в океан или нагнетание в землю. Сброс такой воды в реки или озера мог бы уничтожить в них пресноводные формы жизни. В геотермальных водах нередко содержатся также значительные количества сероводорода—дурно пахнущего газа, опасного в больших концентрациях.

Обоснование и строительство  первых в нашей стране опытных  ГЦС с гидроразрывом горячих пород также базируется на результатах зарубежных исследований. Вместе с тем у нас разрабатываются оригинальные технологические схемы. Ископаемое топливо исчерпаемо, и поэтому уже сейчас нужно не только задумываться о поиске альтернативных источников энергии, но и смело проводить технологические эксперименты по внедрению в нашу жизнь новых нетрадиционных источников, которые, вполне возможно, откроют серьезные перспективы для электроэнергетики будущего. И наряду со многими идеями нельзя отрицать важности использования геотермальной энергии - энергии нашей родной Земли. Геотермальные тепловые электростанции (ГеоТЭС) используют в качестве источника энергии естественные парогидротермы, залегающие на глубине до 5 км. Геотермальная энергетика развивается достаточно интенсивно в США, на Филиппинах, в Мексике, Италии, Японии, России. Самая мощная ГеоТЭС (50 МВт) построена в США — ГеоТЭС Хебер. Запасы геотермальной энергии составляют 200 ГВт. Геотермальные ресурсы распределены неравномерно, и основная их часть сосредоточена в районе Тихого океана.

В России геотермальные источники  экономически расположены невыгодно. Камчатка, Сахалин и Курильские острова  отличаются слабой инфраструктурой, высокой  сейсмичностью, малонаселенностью, сложным  рельефом местности. Общие запасы этого  вида энергии в России оцениваются  в 2000 МВт. В настоящее время в  России действует Паужетская ГеоТЭС на Камчатке мощностью 11 МВт.

Вода и пар разделяются  в циклонах. Вода, находящаяся под  высоким давлением, преобразуется  в пар и также используется для генерации электричества. Давление пара значительно меньше по сравнению  с современными тепловыми электростанциями, и это вынуждает применять  крупные турбины с ограниченной генерирующей способностью. Впрочем, следует  иметь в виду, что топливо в  данном случае бесплатное и результирующая стоимость энергии поэтому низка. Сведений о продолжительности жизни геотермальных источников мало, и поэтому, хотя геотермальная энергия производится при малых затратах, проекты, рассчитанные на долгую перспективу, неизвестны. Этот способ может снабжать только небольшой долей требуемой энергии даже те страны, в которых доступны геотермальные воды, и тоже не свободен от проблемы загрязнения атмосферы. Основное направление развития геотермальной энергетики — отбор теплоты не только термальных вод, но и водовмещающих горных пород путем закачки отработанной воды в пласты, преобразование глубинной теплоты в электрическую энергию. Такое использование глубинной теплоты обеспечит экологическую безопасность технологии ее использования.^*

 

 

 

1.1 Геотермальная электростанция

В поисках альтернативных источников энергии люди пришли к  возможности использования геотермальных  запасов земли. Ученые давно выяснили, что с продвижением в глубь планеты температура увеличивается. Так появилась идея использовать тепло земли в качестве источника энергии.

Увеличение температуры  происходит за счет радиоактивного распада  химических элементов, содержащихся в  недрах земли. Разогретые до высоких  температур породы нагревают воду, имеющуюся в земной коре.

Вода, нагретая выше 20°C, называется геотермальной. Температура геотермальных  вод, поступающих на поверхность  земли, может достигать 300°C, а температура пара доходить до 600°C.

Геотермальные воды с наиболее высокой температурой и пар используют для получения электроэнергии. Энергия, полученная таким способом, дешевле, чем энергия тепловых, атомных  и гидроэлектростанций. Наличие  больших запасов геотермальной  энергии в земной коре дает надежду  на то, что у этой отрасли энергетики большое будущее.

На Камчатке уже работают две геотермальные электростанции. А также такие электростанции построены в районе Махачкалы и Южно-Курильска.

Недостатком всех имеющихся  геотермальных электростанций является то, что располагать их возможно только там, где есть горячие источники. Но ученые всерьез задумались о технологиях, которые позволят использовать тепло земных недр повсеместно.

Ученые выдвинули идею бурения скважин на глубину в 4-6 километров, для того чтобы в  одну скважину закачивать холодную воду, а из другой получать разогретый пар. Температура в глубине скважин  будет достигать 150-200°C. Полученный пар можно использовать для получения  электроэнергии или отопления. Данный способ назвали технологией "горячих  сухих горных пород". Сейчас его  испытывают в рамках экспериментального проекта, реализуемого совместно немецкими, французскими и британскими учеными  в Эльзасе. В ходе испытаний уже  удалось получить геотермальный  пар, и в скором будущем ученые надеются получить с помощью него электрический ток.^**

Благодаря изобретению советского инженера Александра Калины, наряду с  традиционными геотермальными электростанциями появились электростанции использующие "цикл Калины". Их особенностью является то, что горячая вода из земных недр передает свою энергию другой жидкости. Такая схема называется бинарной или двухконтурной. В качестве второй жидкости используют двухкомпонентную водно-аммиачную смесь. Свойства этой смеси позволяют оптимизировать перенос тепла при ее испарении и конденсации. Поэтому "цикл Калины" оказался эффективней других бинарных схем. КПД таких электростанций гораздо выше по сравнению с традиционными геотермальными электростанциями и это несомненно большой прогресс.