Реферат. Альтернативные источники энергии, преимущества и недостатки

• Название: Альтернативные источники энергии, преимущества и недостатки
• Дата: 11.12.2021
• Размер: 0.65 Mb.
• Имя файла: Реферат.docx
• Тип: Реферат; #300374

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования Московской области

«Университет «Дубна»»

Факультет естественных и инженерных наук

Кафедра общей и прикладной геофизики

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Основы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых»

На тему: «Альтернативные источники энергии, преимущества и недостатки»

Выполнил:

Студент группы 1151

1 курса факультета ФЕИН

Курзенев Алексей Валерьевич
Руководитель:

профессор Кузнецов Ю.И.

ассистент Вьюшкина М.В.

Дата защиты:

«____»_____________2021 г.

Оценка: __________________

Дубна, 2021 г.

Оглавление

Введение 3

Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии 5

1.1 Солнечная энергетика 5

1.2 Ветроэнергетика 6

1.3 Геотермальная электроэнергетика 8

1.4 Биотопливо 10

Заключение 12

Список использованной литературы 13

Введение

Традиционные источники энергии ­­— это электроэнергия, вырабатываемая на гидроэлектростанциях (ГЭС), теплоэлектростанциях (ТЭС) и на электростанциях, где используется энергия атома (АЭС).

ГЭС-комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. При их сооружении также наносится вред окружающей среде: перегораживаются реки, меняется их русло, затопляются долины рек. Важнейшая особенность гидротехнических ресурсов в сравнении с топливно-энергетическими — их непрерывная возобновляемость. ГЭС могут приводить к наводнениям близь лежащих территорий.



Рис 1. Ириклинская ГЭС

ТЭС- вырабатывают электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, которая выделяется при сжигании органического топлива (угля, нефти, газа). Невосполнимость этих природных ресурсов заставляет задуматься о рациональном их применении и замене более дешевыми способами получения электроэнергии. Кроме истощения этих ресурсов важной проблемой является высокая загрезняемость.



Рис 2. Прегольская ТЭС

АЭС-электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия используется для получения электрической. Генератором энергии здесь является атомный реактор. Тепло, выделяемое в нем в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжелых элементов, преобразуется в электроэнергию. АЭС работают на ядерном горючем (уран, плутоний и др.), мировые запасы которого значительно превышают запасы органического топлива. Недостатками являются отходы, которые очень сложно утилизировать.



Рис 3. Ростовская АЭС

Альтернативные источники энергии – это источники энергии чьи ресурсы не исчерпаем или восполняемы. Альтернативными источниками энергетики являются геотермальные электростанции (ГеоЭС), электростанции, использующие энергию ветра (ВЭ), солнца (СЭ) и приливов и отливов (ПЭС).

Сейчас происходит активный переход на альтернативные источники энергии по причине больших объемов загрязнения и причинения вреда окружающей среде от традиционных источников энергии, из-за опасности истощения полезных ископаемых, таких как нефть, газ и уголь, из-за обеспокоенности мира и общественности за природу и климат, из-за людей жить в чистом мире [6].

Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии

1.1 Солнечная энергетика

Солнечная энергетика - во второй половине XX в. в связи с бурным развитием космонавтики начали разрабатывать проблему гелиоэнергетики — преобразование солнечного излучения в электрическую энергию. В настоящее время получение электроэнергии от гелиоустановок осуществляется с помощью солнечных батарей. Основу таких батарей составляют фотоэлементы — кристаллы кремния, покрытые тончайшим, прозрачным для света слоем металла. Поток фотонов — частиц света, проходя сквозь слой металла, выбивает электроны из кристалла. Электроны при этом начинают концентрироваться в слое металла, поэтому между слоем металла и кристаллом возникает разность потенциалов. Если тысячи таких фотоэлементов соединить параллельно, то получается солнечная батарея [2].



Рис 4. Солнечная электростанция

Преимущества:

• 
  Перспективность, доступность и неисчерпаемость источника энергии в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей.
  
• 
  Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).
  
• 
  Легко подключить.
  
• 
  Дешевизна электроэнергетики.
  
• 
  Долгий срок службы.
  
• 
  Экологически чистая электроэнергетика.
  

Недостатки:

• 
  Зависимость от погоды и времени суток.
  
• 
  Сезонность в средних широтах и несовпадение периодов выработки энергии и потребности в энергии. Нерентабельность в высоких широтах, необходимость аккумуляции энергии.
  
• 
  При промышленном производстве — необходимость дублирования солнечных энергетических установок традиционными сопоставимой мощности.
  
• 
  Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
  
• 
  Необходимость периодической очистки, отражающей/поглощающей поверхности от загрязнения.
  
• 
  Нагрев атмосферы над электростанцией.
  
• 
  Необходимость использования больших площадей.
  
• 
  Сложность производства и утилизации самих фотоэлементов в связи с содержанием в них ядовитых веществ, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д.
  

1.2 Ветроэнергетика

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.

Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием активности Солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. 2020 год стал лучшим годом в истории для мировой ветроэнергетики, когда было установлено 93 ГВт новых мощностей, что на 53 % больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года.


Рис 5. Ветропарк в Эстонии

Преимущества:

• 
  Отсутствие загрязнения окружающей среды - производство энергии из ветра не приводит к выбросам вредных веществ в атмосферу или образованию отходов.
  
• 
  Использование возобновляемого, неисчерпаемого источника энергии, экономия на топливе, на процессе его добычи и транспортировки.
  
• 
  Территория в непосредственной близости может быть полностью использована для сельскохозяйственных целей.
  
• 
  Стабильные расходы на единицу полученной энергии, а также рост экономической конкурентоспособности по сравнению с традиционными источниками энергии.
  
• 
  Минимальные потери при передаче энергии – ветряная электростанция может быть построена как непосредственно у потребителя, так и в местах удаленных, которые в случае с традиционной энергетикой требуют специальных подключений к сети.
  
• 
  Простое обслуживание, быстрая установка, низкие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию.
  

Недостатки:

• 
  Высокие инвестиционные затраты - они имеют тенденцию к снижению в связи с новыми разработками и технологиями. Также стоимость энергии из ветра постоянно снижается.
  
• 
  Изменчивость мощности во времени - производство электроэнергии зависит, к сожалению, от силы ветра, на которую человек не может повлиять.
  
• 
  Шум – исследования шума, выполненные с использованием новейшего диагностического оборудования, не подтверждают негативного влияния ветряных турбин. Даже на расстоянии 30-40 м от работающей станции, шум достигает уровня шума фона, то есть уровня среды обитания.
  
• 
  Угроза для птиц - в соответствии с последними исследованиями, вероятность столкновения лопастей ветряка с птицами не больше, чем в случае столкновения птицы с высоковольтными линиями традиционной энергетики.
  
• 
  Возможность искажения приема сигнала телевидения - незначительна.
  
• 
  Изменения в ландшафте.
  

1.3 Геотермальная электроэнергетика

Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на использовании тепловой энергии недр Земли для производства электрической энергии на геотермальных электростанциях, или непосредственно, для отопления или горячего водоснабжения. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.

Запасы тепла Земли практически неисчерпаемы — при остывании только ядра Земли (не считая мантии и коры) на 1 °C выделится 2*1020 кВт⋅ч энергии, что в 10000 раз больше, чем содержится во всем разведанном ископаемом топливе, и в миллионы раз больше годового энергопотребления человечества. При этом температура ядра превышает 6000 °C, а скорость остывания оценивается в 300-500 °C за миллиард лет.

Тепловой поток, текущий из недр Земли через её поверхность, составляет 47±2 ТВт тепла (400 тыс. ТВт⋅ч в год, что в 17 раз больше всей мировой выработки, и эквивалентно сжиганию 46 млрд тонн угля), а тепловая мощность, вырабатываемая Землей за счет радиоактивного распада урана, тория и калия-40 оценивается в 33±20 ТВт, т.е. до 70% теплопотерь Земли восполняется. Использование даже 1% этой мощности эквивалентно нескольким сотням мощных электростанций.[9]



Рис 6. Геотермальная электростанция (Исландия)

Преимущества:

• 
  Внушительные запасы геотермальной энергии. Один из главных плюсов геотермальной энергии заключается в том, что при грамотной эксплуатации этот источник можно назвать возобновляемым.
  
• 
  Экономия на топливе. ГеоТЭС не нуждается в дополнительных поставках топлива для своего функционирования.
  
• 
  Экологичность. Геотермальные источники и станции, их эксплуатирующие, не выбрасывают вредные вещества. А те вредные вещества, которые могут возникать во время добычи энергии, собираются и перерабатываются (например, нефть или природный газ).
  
• 
  Самообеспечение. Дополнительное топливо из сторонних источников требуется только для первого запуска станции. В дальнейшем ГеоТЭС может обеспечивать электричеством сама себя. Его вырабатывается достаточно и для поставок, и для самообеспечения.
  
• 
  Экономичность эксплуатации. Станция не требует больших трат на свою эксплуатацию — только на плановое техническое обслуживание, ремонт и профилактику.
  
• 
  Дополнительная польза. Если электростанция стоит на берегу моря, ее можно задействовать для опреснения воды. Вода дистиллируется за счет нагревания и охлаждения пара в ходе работы ГеоТЭС. В дальнейшем эту воду можно использовать для питься или искусственного орошения земель.
  
• 
  Эстетический вид. ГеоТЭС не портят пейзаж, не нуждаются в большом землеотводе, а современные проекты даже добавляют виду эстетической завершенности.
  

Недостатки:

• 
  Сложности при утверждении проекта. Проблемы возникают на всех этапах проектирования: поиска подходящего места, тестирования, получения разрешения от властей и местного населения.
  
• 
  Остановка работы в любой момент. Сложно предугадать извержение вулкана или землетрясение. Работа станции может остановиться даже из-за естественных изменений в земной коре. Неудачный выбор места для возведения ГеоТЭС тоже не способствует долгой стабильной работе. Еще одна причина остановки — превышение нормы закачки воды в породу.
  
• 
  Если не использовать фильтры для выбросов из источника, в окружающую среду могут попасть вредные вещества.
  

1.4 Биотопливо

Биото́пливо — топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.

Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, костра, лузга) и газообразное (синтез-газ, биогаз, водород).

54—60 % биотоплива составляют его традиционные формы: дрова, растительные остатки и сушёный навоз для отопления домов и приготовления пищи. Их используют 38 % населения Земли.

Основной формой биотоплива в электроэнергетике являются пеллеты, производимые из древесины.

Транспортное биотопливо существует в основном как этанол и биодизель. В 2014 году этанол составлял 74 % рынка транспортного биотоплива, биодизель — 23 % (преимущественно в форме метиловых эфиров жирных кислот), гидрированное растительное масло (HVO) — 3 %. Эти виды топлива производятся из пищевого сырья. Этанол получают из сахарного тростника (61 %) и из зерна (39 %). Основными видами сырья для производства биодизеля являются соя и рапс. Попытки коммерциализации жидких биотоплив из источников, не конкурирующих с производством продуктов питания, пока не привели к статистически значимым рыночным результатам.



Рис 7. Завод по производству биотоплива

Преимущества:

• 
  Мобильность по сравнению с другими альтернативными источниками энергии.
  
• 
  Снижение стоимости.
  
• 
  Возобновляемые источники.
  
• 
  Сокращение выбросов парниковых газов.
  
• 
  Экономическая безопасность для стран, не обладающих большими запасами топлива.
  

Недостатки:

• 
  Ограничения региональной пригодности.
  
• 
  Продовольственная безопасность.
  
• 
  Ограничение на изменение землепользования.
  
• 
  Проблемы, связанные с выращивание монокультуры.
  

Заключение

Преимущества альтернативных источников энергии очевидны, они экологически чистые, электроэнергия вырабатываемая на таких станция чаще всего дешевле, чем на традиционных, но изначальная установка таких источников энергии дорогая, сложная, не везде их можно установить из-за экономической нецелесообразности. Также недостаток солнечной и ветряной энергии заключается в том, что они перебойные, то есть зависят от погодных условий, есть ветер или нет, есть солнце или нет, что является очень большим недостатком.

Я считаю, что переход на альтернативные источники энергии будет долгим и трудным, что мы еще долго возможно в ближайшие лет 40-50 не сможем отказаться он традиционных источников энергии, но что в итоге мы перейдем на возобновляемые источники энергии.

Список использованной литературы

1. 
   Гильманова, Р. Б. Преимущества использования солнечных электростанций в энергетике / Р. Б. Гильманова, В. Ю. Шашкин // Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы Международной научнотехнической конференции студентов, аспирантов, ученых. – 2014. – № 1. – С. 91-93.
   
2. 
   Говорушко, С. М. Солнечная энергетика и ее экологические проблемы / С. М. Говорушко // Альтернативная энергетика и экология. – 2011. – № 4. – С. 30-33.
   
3. 
   Мартынов, А. В Эффективность, надежность и экологичность геотермальных ТЭС / А. В. Мартынов // Надежность и безопасность энергетики. – 2013. – № 20. – С. 45-47.
   
4. 
   Николаев, В. Г. Состояние и перспективы развития мировой и отечественной ветроэнергетики. Часть 1. Мировая ветроэнергетика / В. Г. Николаев, С. В. Ганаг, Э. М. Перминов // Библиотечка электротехника. – 2012. – № 8. – С. 1-124.
   
5. 
   Оршанский, И. С. Фотоэнергетика: достоинства, недостатки, направления развития / И. С. Оршанский // Энергия: экономика, техника, экология. – 2013. – № 8. – С. 13-19.
   
6. 
   Общая энергетика : учебник : в 2 книгах / В. П. Горелов, С. В. Горелов, В. С. Горелов и др. ; под ред. В. П. Горелова, Е. В. Ивановой. – Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2016. – Книга 1. Альтернативные источники энергии. – 434 с. : ил., табл., схем.
   
7. 
   Попель О.С. Возобновляемые источники энергии: роль и место в современной и перспективной энергетике / О.С. Попель // Российский химический журнал-ИСТИНА. -2008. -№6 . -С. 95-106
   
8. 
   Сибикин, Ю. Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии : учебное пособие / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. – Москва : КНОРУС, 2010. – 227 с.
   
9. 
   Энциклопедия: [электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki.