геосфера. ответы экз энергетика геосферы. Дисцеплина Энергетика геосферы. Экзаменационный билет 1

• Название: Дисцеплина Энергетика геосферы. Экзаменационный билет 1
• Анкор: геосфера
• Дата: 17.11.2022
• Размер: 1.44 Mb.
• Имя файла: ответы экз энергетика геосферы.docx
• Тип: Документы; #793618
• страница: 16 из 18

Экзаменационный билет № 17

1. 
   Приливные электростанции плотинного и бесплотинного типов. Примеры эффективного использования.
   

Приливные электростанции используют для преобразования кинетической энергии приливов в другие полезные виды энергии. Чаще всего — в электрическую. Главное преимущество ПЭС — предсказуемость. Рассчитать периодичность приливов куда проще, чем понять динамику энергии ветра или солнца, что также используются в альтернативной энергетике. Строительство ПЭС практически не изменяет окружающего ландшафта и исключает риск подтопления прилегающих земель.

По своей технологии получения энергии приливные электростанции делятся на четыре типа:
Генераторы приливного потока — работают по принципу горизонтальных ветряных ЭС с той разницей, что лопасти приливных генераторов устанавливаются в воде, чтобы путем сопротивления энергии прилива генерировать энергию. Из-за относительно компактных размеров такие станции нередко монтируются в мостовые опоры. Их ставят преимущественно в реках, иногда встречаются и в морских заливах.

Динамические ПЭС — огромные станции протяженностью от 35 до 55 км, которые возводятся прямо в море. Для своей работы они используют сразу два вида энергии: кинетическую и поступательную (от приливов). Электричество вырабатывается с помощью большого количества низконапорных гидротурбин, преобразующих поступательную энергию в ток. Внушительная протяженность динамических приливных электростанций заставляет водную массу двигаться в нужном направлении, чтобы сделать получение энергии максимально эффективным.

Приливные плотины — работают благодаря захвату водной массы во время приливов и дальнейшего их удержания до момента отлива. Водные массы движутся туда-сюда через гидротурбины, мигрируя от резервуаров плотины к открытым водам, что и дает кинетическую энергию. Впоследствии она преобразуется в ток с помощью генераторов.

Приливные лагуны — по своему принципу похожи на плотины с той разницей, что представляют собой искусственные водоемы, никак не связанные с экосистемой океана. Эти ПЭС работают за счет разницы водного давления в резервуарах и открытых лагунных водах. Гидротурбины захватывают кинетическую энергию, а после преобразуют ее в ток.

По своей конструкции ПЭС делятся на плотинные и бесплотинные. Плотинные ПЭС, на первый взгляд, имеют много общего с традиционными ГЭС. Участок моря отгораживается плотиной, в которой есть протоки, где установлены турбины. Другой вариант — перекрытие плотиной устья реки или уже имеющегося залива. В отличие от традиционных ГЭС, гидрогенераторы, как правило, являются обратимыми, т.е. способны вырабатывать электроэнергию как при прямом, так и при обратном движении воды.
В бесплотинных ПЭС гидроагрегаты устанавливаются на дне морского пролива, где приливы и отливы создают течения с большой скоростью. Примером такой ПЭС является рядом с островом Рузвельта (США). Преимуществом бесплотинных ПЭС является дешевизна их строительства, недостатками — малая мощность и малое количество мест на Земле, где их можно разместить.

Главной технической проблемой, связанной с реализацией ПЭС, является низкий напор воды. В традиционных ГЭС напор воды, как правило, измеряется десятками метров, минимальное значение — 3 м. В ПЭС напор воды не превышает 13 м, при этом гидроагрегаты должны «уметь» генерировать электроэнергию уже при напоре 1 м.
В XX веке на ПЭС использовались так называемые осевые турбины, в которых поток воды двигается в направлении оси вращения колеса. Осевые турбины, способные работать на ПЭС, стоят в несколько раз дороже турбин для гидроагрегатов той же мощности, используемых на традиционных ГЭС. Это обстоятельство на протяжении многих лет сдерживало развитие приливной энергетики.

2. 
   Причины и методы государственной поддержки нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в развитых странах мира.
   

Использование ветряков, солнечных панелей, электростанций на биогазе и некоторых других современных источников энергии часто упирается в экономическую составляющую проектов. Увы, новомодные способы генерации обычно проигрывают по себестоимости киловатт-часа традиционным электростанциям, работающим на мазуте, газе и даже на угле. Тем не менее развитие альтернативной энергетики — это вопрос не только краткосрочной прибыли, но и охраны природы, а также решения ряда социальных задач, например, борьбы с безработицей. Поэтому государственная поддержка во всем мире пока является важным условием развития альтернативной энергетики.

Дания.

Дания — страна ветрогенерации

По данным на 2019 г., приблизительно 50 % своих потребностей в электроэнергии Дания покрывает за счет ветряных электростанций. Первый промышленный ветрогенератор был установлен там в 1976 г. Важно, что оборудование для ветрогенерации разрабатывается и производится на территории Дании. Экспорт такого оборудования составляет важную статью доходов.

Потребители в Дании платят, в пересчете на наши деньги (по курсу 2019 г.), в среднем 23 руб. за 1 кВт⋅ч электроэнергии.
При самом высоком тарифе в Европе ветроэнергетика в Дании вплоть до 2017 г. дотировалась государством. Размер дотаций составлял 3,5 евроцента за 1 кВт⋅ч. Они выплачивались за первые 22 тыс. часов работы ветряка, установленного на суше, или первые 50 тыс. часов работы ветряка, установленного в море. Ограничение дотаций по времени стимулировало инвестиции в строительство новых ветрогенераторов. Отмена дотаций произошла в Дании, когда себестоимость выработки электроэнергии на ветроэлектростанциях стала ниже, чем на электростанциях, работающих на газе.

Евросоюз.
В остальных странах Евросоюза изначально сделали ставку на солнечные панели. Предполагалось, что в Европе будет развернуто собственное производство таких панелей. Поддержка заключалась в дотировании потребителей, приобретающих солнечные панели. Но европейские солнечные панели оказались неконкурентоспособными по цене, и потребители делали выбор в пользу китайской продукции. В результате дотации уходили в Китай. Поэтому практика дотирования покупки солнечных панелей была отменена в 2013 г. Далее произошло падение цен на солнечные панели. Стоимость панелей в пересчете на единицу мощности с 2010 по 2019 гг. снизилась в 3 раза, что вызвало настоящий бум солнечной энергетики без использования дотирования покупки панелей. В 2009 г. Европарламент вместе с Европейским советом приняли директиву 2009/28/EC, которая и по сей день определяет направление развития ВИЭ. В частности, эта директива допускает как временную меру установку фиксированных тарифов для сетевых компаний, по которым они должны были приобретать электричество, произведенное с использованием ВИЭ. В обмен сетевые компании получали дотации от своих государств. В настоящее время данная практика отменена как нерыночная, вместо этого дотации осуществляются в форме премий для сетевых компаний, привязанных к конкретным объемам покупки.
По данным за 2017 г., доля ВИЭ в выработке электроэнергии в среднем по Евросоюзу составила 17,5 %. На 2020 г. поставлена задача обеспечить долю ВИЭ в 20 %.

США.
В США при поддержке ВИЭ делают ставку на налоговые льготы и государственную поддержку развития технологий. Министерство энергетики США регулярно выделяет гранты на исследования в области альтернативной энергетики.
Важная особенность поддержки ВИЭ в США — стимулируется развитие не только генерации, но и средств хранения энергии. Это связано с тем, что американцы во главу угла ставят обеспечение надежности и бесперебойности функционирования своей энергосистемы. Системы хранения большой емкости позволяют сгладить колебания объема выработки электроэнергии в зависимости от погоды и времени суток. С 2016 г. налоговые льготы распространяются и на бизнес, связанный с хранением энергии. В начале 2020 г. был выделен один из самых больших грантов министерства энергетики США за последнее время. Сумма в $158 млн направлена на исследования в области создания инновационных систем хранения электроэнергии.
Однако следует отметить, что развитие ВИЭ в США изначально было не самоцелью, а средством замещения угольной генерации. Ввод новых мощностей альтернативной энергетики примерно соответствовал уменьшению выработки электроэнергии при помощи угля. Но одним из предвыборных обещаний Дональда Трампа было возрождение угольной промышленности, чему мешает развитие ВИЭ. Поэтому в 2018 г. на поддержку ВИЭ в бюджете США было заложено втрое меньше средств, чем в предыдущем году.
В 2017 г. на долю ВИЭ в США приходилось 20,7 % выработки электроэнергии. Причем примерно половина выработки экологически чистого электричества относилась к ГЭС.

Россия.

Основным документом, регламентирующим поддержку альтернативной генерации в нашей стране, является распоряжение Правительства РФ от 08.01.2009 г. № 1-р (ред. от 19.07.2019 г.) «Об основных направлениях государственной политики в сфере повышения энергетической эффективно-сти электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2024 года». Важно, что этот документ фактически относится к альтернативной энергетике, так как предусмотрена поддержка ГЭС мощностью до 25 МВт. Основная ставка делается на поддержку ветряков, на втором месте — энергия солнца, использование мини-ГЭС — на третьем.
Для стимулирования использования ВИЭ предусмотрены надбавки к равновесной цене рынка на электроэнергию, а также государственное субсидирование подключения электростанций к сети. Кроме этого, проекты альтернативной энергетики могут быть включены на конкурсной основе в инвестиционную программу. Электростанции, созданные по этой программе, получают возможность в течение нескольких лет продавать электроэнергию местному сетевому оператору по фиксированной цене.