Главная страница
Навигация по странице:

  • Плотинные ГЭС

  • Гидроаккумулирующие ГАЭС

    		•

    Возобновляемые источники энергии. Юлдошев Ш.А. реферат (исправленный). Реферат защищен


    Скачать 1.69 Mb.
    НазваниеРеферат защищен
    АнкорВозобновляемые источники энергии
    Дата24.04.2021
    Размер1.69 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЮлдошев Ш.А. реферат (исправленный).docx
    ТипРеферат
    #198187

    МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
    высшего образования
    «Южно-Уральский государственный университет»
    (национальный исследовательский университет)

    Политехнический институт

    Кафедра «Электрические станции, сети и системы электроснабжения»

    Возобновляемые источники энергии, их описание и параметры. Технологические и экономические характеристики источников энергии. Примеры использования энергии различных источников.

    (название темы реферата)

    по дисциплине «Общая энергетика»
    Вариант №2

    Проверил: ст. преподаватель

    / Н.Ю. Аверина /

    (подпись)

    «» г.

    Выполнил:

    студент группы П–273

    Шифр: 309-03/073

    / Ш.А. Юлдошев /

    (подпись)

    «» г.

    Реферат защищен
    с оценкой
    ________________________
    «» г.


    АННОТАЦИЯ

    Юлдошев Ш.А. Возобновляемые источники энергии – Челябинск: ЮУрГУ, П-273, 32 с., библиогр. список – 6 наим.

    Цель реферата – рассказать об альтернативных источниках энергии. Рассмотреть их техническую и экономическую часть, выявить положительные и отрицательные стороны каждых видов неограниченных ресурсов.
    Задача реферата – на основе литературных данных в работе рассмотрены различные типы альтернативных источников, а так же приведены схемы и некоторые экономические параметры.

    Оглавление

    1ИСТОЧНИКИ ВОЗОБНАВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ 5

    1.1 Энергия ветра 5

    1.2Гидроэнергия 9

    1.3Энергия волн 15

    1.4 Энергия солнечного света 19

    1.5Геотермальные электростанции 24

    1.6Биоэнергетика, биотопливо 26

    2Возобновляемые источники в Таджикистане 28


    ВВЕДЕНИЕ

    В связи с медленным, но верным исчерпанием ресурсов основных энергоносителей, в первую очередь, нефти и газа, а также ограниченностью перспектив развития гидроэнергетики и атомной энергетики, почти во всех странах идет модернизация и разработки по улучшению и расширению альтернативных энергоносителей – океана, торфа, ветра, солнца, биосинтеза, битумов и энергии тепла земли, нетрадиционных газов и др. У некоторых стран даже получилось сделать определенные успехи: из угольных пластов добывается метан, работают солнечные, ветровые и гидротермальные электростанции, из отходов вырабатывается биогаз, из биомассы получают моторное топливо и т.д. Работы по использованию альтернативных энергоносителей ведутся и в России. Одной из главных проблем, стоящих перед человечеством, является энергетическая проблема. На данный момент времени главными источниками энергии являются нефть, газ и уголь. Для увеличения экономии ископаемых ресурсов люди используют – возобновляемые источники энергии – это энергоресурсы постоянно существующих природных процессов на планете. Характерной особенностью таких источников является их неистощаемость, либо способность восстанавливать свой потенциал за ограниченный период времени.

    Задача работы - это показать и рассказать про разные виды неисчерпаемых энергоресурсов выявить их положительные и отрицательные стороны.


    1. ИСТОЧНИКИ ВОЗОБНАВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ

      1. Энергия ветра


    Ветроэнергетика – это направление альтернативной энергетики, основанной на использовании возобновляемого источника энергии, которым является ветер. Кроме этого, в соответствии с состоянием развития на текущий момент и количеством производимой энергии, ветроэнергетика является отдельной отраслью производства различных видов энергии, таких как: электрическая, механическая, тепловая и т. д. Во всех случаях первичным источником служит кинетическая энергия ветра, путем использования различных механизмов, преобразуемая в требуемый вид энергии.

    Из источников мы узнаем, что первым человеком попытавшимся использовать ветер для выработки электричества был Дж. Блит – шотландский инженер–электрик. Для проверки своей задумки он модернизировал свою мельницу. Заметив это, великий физик лорд Кельвин поддержал задумку, в отличие от местных жителей. Они считали, что электричество придумал Дьявол. В конце концов, мельница стала резервным источником света в местном сумасшедшем доме.

    В России первый ветроагрегат мощностью 100 кВт был создан в 1931 г. и проработал до начала Великой Отечественной войны

    Как устроена ветровая установка?

    Ветрогенераторы по своей природе экологически очень чисты, они способны долгие годы работать беспрерывно, это значит, что при развитии данной технологии мы можем обеспечивать себя необходимым электричеством. Ветряные генераторы – ВЭС обладают различной мощностью, что дает возможность использовать их в разных областях. Максимальной эффективности ветряной электростанции можно добиться, установив ее в местах с постоянными активными воздушными потоками. Обычно для этого используются горы и холмы, берега морей и океанов и другие аналогичные условия. Основной деталью установки служит крыльчатка, выполняющая функцию турбины. В большинстве случаев используются трехлопастные конструкции ВЭС в виде пропеллера, устанавливаемые на большой высоте от земной поверхности.



    Рисунок 1 – Изображения одного из типа ветрогенератора


    Даже притом, что конструкции воздушных электростанций бывают разные, все они зависят от потоков воздуха, от их скорости и продолжительности. Но как раз это является их главным недостатком, ведь на нашей планете ветер всегда движется не постоянно, меняя свою скорость и даже направление. Для получения стабильных характеристик электроэнергии применяются аккумулирующие системы с последующим преобразованием накопленной энергии в электрическую. Из–за этого происходит то что количество оборотов крыльчатки и производимой электрической мощности меняется. Но для того чтобы произошло это сопряжение между генератором и электрической сетью необходимо специальное дополнительное оборудование. Часто, для этого используются аккумуляторные батареи вместе с инверторами. Первым шагом в этом процессе происходит зарядка аккумулятора АКБ, так как для него не важна равномерность тока, далее уже вторым шагом заряд аккумулятора, преобразуется с помощью инвертора и передается в сеть.
    Принцип работы

    Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора. Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти. Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать. Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.



    Рисунок 2 – Схема «принцип работы ветрогенератора»

    Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка.

    Себестоимость электричества, производимого ветрогенераторами, зависит от скорости ветра.

    Таблица 1 – Себестоимость электричества, производимого ветрогенератора


    Скорость ветра
    Себестоимость (для США, 2004 год)

    7,16 м/c
    4,8 цента/кВт·ч;

    8,08 м/с
    3,6 цента/кВт·ч;

    9,32 м/с
    2,6 цента/кВт·ч.


    Для сравнения: себестоимость электричества, производимого на угольных электростанциях США, 9 – 30 цента/кВт·ч. Средняя стоимость электричества в Китае 13 цента/кВт·ч.

    Преимущества ветровых электростанций:

    1. Бесплатная возобновляемая энергия

    2. Снижающиеся затраты

    3. Эффективность

    4. Срок службы

    Недостатки ветровых электростанций:

    1. Инвестиционные затраты

    1. Непостоянство

    2. Опасность для птиц

    3. Затраты на размещении

    4. Влияние на здоровье

    Подводя итоги, мы можем понять, что, несмотря на все недостатки почти во всех странах мира ветроэнергетика продолжает развиваться, это относится и к России. Главная для чего используется ветро-энергия это выработка электричества. Из-за постоянной модернизации конструкций и комплектующих, а так же снижение себестоимости производимой энергии, перспективы использования энергии ветра в будущем достаточно благоприятны.

      1. Гидроэнергия


    Гидроэнергия – энергия, сосредоточенная в потоках водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.

    Известно, что волна высотой 3 м несет примерно 90 кВт мощности на 1м побережья.

    Принцип работы

    Возведенные гидротехнические сооружения обеспечивают стабильный напор воды, который поступает на лопасти турбины. Напор приводит турбину в движение, в результате чего она вращает генераторы. Основная сложность подобного сооружения – обеспечение постоянного напора воды, что достигается путем возведения плотины. Плотина – это массивная перемычка, цель которой удерживать водный поток, это незаменимый инструмент при практическом использовании водных ресурсов. Благодаря ей большой объем воды концентрируется в одном месте. В самом здании находится оборудование для ГЭС, основная задача которого заключается в преобразование механической энергии движения воды в электрическую. Эта задача возложена на генератор. Также используется и дополнительное оборудование для контроля работы станции, распределяющие устройства и трансформаторные станции.



    Рисунок 3 – Принцип работы гидроэлектростанции
    Мощность гидроэлектростанции определяется, прежде всего, по функции двух переменных:

    • расход воды, выраженный в кубических метрах в секунду (м3/с);

    • гидростатический напор, который является разностью высот между начальной и конечной точкой падения воды.

    Проект станции может основываться на одной из этих переменных или на обеих.

    Оборудование для гидроэнергетики достаточно хорошо разработано, относительно простое и очень надежное оборудование имеет продолжительный срок службы, редко случаются сбои. Срок службы ГЭС – более 50 лет.

    Распределение ГЭС в зависимости от вырабатываемой мощности:

    • ГЭС большой мощности - более 25 МВт;

    • ГЭС средней мощности - менее 25 МВт;

    • маломощные ГЭС - мощность которых не превышает 5 МВт.

    • Многие станции, построенные в двадцатые годы XX века все еще в действии.

    • ГЭС делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

    • высоконапорные - более 60 м; 

    • средненапорные - от 25 м; 

    • низконапорные - от 3 до 25 м. 

    Типы ГЭС

    Плотинные ГЭС – Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели.

    Микро ГЭС – для преобразования энергии небольших водотоков в электрическую энергию. В настоящее время около 30% электроэнергии на основе ГЭС вырабатывается на малых электростанциях. Отличие от крупных гэс в том, что для малых сильно упрощено строительство и лицензирование. Источниками для малых ГЭС являются реки, ручьи, естественные перепады высот. Конструкция малой ГЭС базируется на гидрогенераторе, который включает в себя энергоблок, водозаборное устройство и элементы управления. Принцип работы для всех МГЭС почти одинаков и заключается в том, что ее гидротехнические сооружения обеспечивают необходимый напор воды, поступающий на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генератор. Мощность зависит от напора и от КПД генератора и используемых турбин.

    Гидроаккумулирующие ГАЭС (гидроаккумулирующие электростанции) служат для накопления электроэнергии во время низкого потребления сетями электричества (в ночной период) и отдачи её во время пиковых нагрузок, уменьшая тем самым необходимость изменения мощности в течение суток основных электростанций (атомных, тепловых). Тепловые и атомные станции не способны быстро снижать свою мощность во время значительного спада потребления, поэтому ночью себестоимость электроэнергии существенно возрастает, и электростанции работают в значительной степени вхолостую.

    Подробнее поговорим про Энергию приливов и отливов.

    Приливные Гидроэлектростанции вырабатываю электрическую энергию за счет использования потенциальной энергии приливов и отливов моря. Величина прилива в разных местах Земли неодинакова: у берегов Америки она составляет 21м, у берегов России 8-11м, у берегов Англии около 15м. Установлено, что использовать энергию приливов целесообразно уже при высоте 3-4м высоты приливов.

    Приливные станции строят в бухтах с узким проходом. Перегораживают вход плотиной и в ней устанавливают гидрогенераторы. Во время прилива и отлива вода по трубам подходит к гидротурбинам и вращает их, а следовательно, и электрогенератор, сидящий на одном валу с турбиной.

    Для ПЭС используют обратимые турбины, когда вращение непрерывно при любом направлении движения воды.



    Рисунок 4 – Принцип работы приливных электростанций
    У приливных электростанций мощность установки зависит от:

    • характера приливов и отливов, а также их мощности;

    • количества и объема резервных водохранилищ; количества и мощности гидротурбин.

    Плюсы ПЭС:

    1. Экологическая безопасность установок;

    2. возобновляемый источник энергии;

    3. возможность рассчитать количество получаемой энергии в долгосрочной перспективе;

    4. низкая себестоимость получаемой электроэнергии;

    5. продолжительный срок эксплуатации.

    Недостатки ПЭС:

    1. высокие затраты на строительство при продолжительном сроке окупаемости проекта;

    2. малая мощность вырабатываемой энергии;

    3. цикличность работы.

    Приливные электростанции в разных странах мира.

    Одной из наиболее известных приливных электростанций считается установка, которая построена во Франции, возле города Сен – Мало в устье реки Ранс. Величина установленной мощности находится в пределах 240 мВт. На станции задействовано 24 турбины, работающие примерно 2200 часов в течение года. В течение длительного времени она удерживала первенство по всем основным показателям, и лишь сравнительно недавно ее обогнала южнокорейская установка. ПЭС «Shihwa», которая построена в 2003 году, имеет мощностью 254 МВт, и затем до 2011 года прошла модернизацию. Объем вырабатываемой электроэнергии составляет 550 млн. кВт/часов ежегодно.



    Рисунок 5 - ПЭС «Shihwa» самая мощная электростанция
    Приливная электростанция в России – Кислогубская.



    Рисунок 6 – Единственная ПЭС в России - Кислогубская
    Она расположена на побережье Баренцева моря в наиболее узком месте Кислой Губы, неподалеку от населенного пункта Ура-Губа Мурманской области. Данная установка считается экспериментальной, ее первоначальная мощность составляла 0,4 МВт, в настоящее время – 1,7 МВт. Взята на государственный учет в качестве памятника науки и техники. Конструкция включает две части: старую, построенную в 1968 году и новую, возведенную в 2006 году.

      1. Энергия волн


    Волновая  мощность  Мирового  океана  оценивается  в 2,7 млрд кВт, что составляет треть потребляемой в мире энергии. Волны в океане среднего размера высотой около 3-х метров может содержать в себе 90 кВт энергии на 1кв метр побережья.  

    При выборе мест для постойки волновой электролстанции основным параметром выбора является плотность приходящей энгергии, сморя на этот параметр и опряделяется целесообразность постройки.
    Например, на ряде прибрежных участков Японии этот показатель составляет до
    40 кВт/ч волнового фронта, в районе Гебридских островов (Beликобритания) — 80 кВт/ч [32]. 

    Принцип работы волновой электростанции 

    Принципработызаключается в преобразовании потенциальной энергии волн в кинетическую энергию пульсации и далее пульсаций в однонаправленное усилие, которое впоследствии приводит во вращение вал электродвигателя. Волновые электростанции могут быть сооружены непосредственно на берегу, в акватории вблизи берега или в открытом море на различном удалении от берега.



    Рисунок 7 - Принцип работы Волновой электростанции
    К плюсам использования можно отнести:

    1. Экологическая безопасность установок;

    2. Волновые электростанции могут выполнять защитные функции, путем гашения волн вблизи портовых акваторий и прочей береговой линии;

    3. Возобновляемый источник энергии;

    4. Низкая себестоимость получаемой электроэнергии;

    5. Продолжительный срок эксплуатации.

    К минусам данного типа электростанций относятся:

    1. Малая мощность вырабатываемой энергии;

    2. Не стабильный характер работы, вызванный атмосферными явлениями в окружающей среде;

    3. Может создавать опасность для хода судов и промышленного лова рыбы.

    Несмотря на все эти минусы, ученые и конструкторы с каждым годом пытаются улучшить, модернизировать эту технологию.

    Выработка энергии из температурного градиента воды.

    Процесс изменения температуры воды Мирового океана на разных глубинах – один из самых эффективных воспроизводимых источников энергии. Уже более 130 лет ведутся работы по изучению энергетической генерации с использованием данного ресурса. Но первые гидротермальные станции впервые начали свою работу только в конце семидесятых. Явление температурного градиента в Мировом океане появляется за счет нагревания верхних слоев воды в результате солнечного излучения. В тропических поясах их температура достигает в среднем 25-30 градусов по Цельсию и резко уменьшается с увеличением глубины. Так, например, на глубине 400 метров температура равна 12 градусам, а километровой глубине она составляет всего лишь 3-5 градусов. Конверсия энергии температурного градиента морской воды осуществляется при помощи гидротермальных станций, которые устанавливаются в океанической акватории. Впрочем, ввиду несовершенства технологий реализованные проекты имеют по большей части экспериментальный характер. Принцип работы таких станций – они представляют собой типичные машины с термодинамическим циклом, как и существующие тепловые насосы, холодильники или кондиционеры. Работа таких механизмов основана на переносе тепла с параллельным получением полезной работы или энергии. Потенциал гидротермальных станций зависит от показателя разницы температур воды в океане – чем он больше, тем более высокими будут КПД и продуктивность генерации.

    Вне зависимости от того, какая конкретно схема реализуется при постройке станций, основным и неотъемлемым их элементом является труба большого диаметра длиной в несколько сотен метров. Данная труба погружается на глубину с целью забора воды из холодных слоёв. Вода поднимается к поверхности, охлаждая свою часть системы циркуляции. В свою очередь, тёплая вода с поверхности «отвечает» за нагретую часть системы. Внутри системы циркулирует рабочее тело – вода или низкокипящий компонент. В нагретом секторе системы он испаряется с образованием газа под давлением. Полученный газ вращает турбины генератора, вырабатывающего электроэнергию. В охлаждённом сегменте системы вещество рабочего тела конденсируется, и процесс повторяется по циклу.

    На современном этапе развития технологий реализуются проекты станций открытого, закрытого и гибридного типов:

    Работа открытой схемы предполагает применение морской воды в качестве рабочего тела. Вода циркулирует в одноконтурной системе. В условиях снижения давления по мере подъёма на поверхность вода закипает уже при нагреве 27 градусов по Цельсию. Для вращения турбины используется образовавшийся пар. Такой вариант станции менее эффективен в сравнении с проектами других типов, однако избавляет оператора от необходимости применения опасных низкокипящих компонентов, таких, как аммиак или фреон.

    Гидротермальные станции со схемой закрытого типа имеют два контура системы и используют в качестве промежуточного рабочего тела низкокипящие вещества. Последние испаряются в теплообменниках в результате подвода к ним тёплой воды из верхних океанических слоёв. После перехода в газообразное состояние рабочие тела начинают вращать турбину, после чего перекачиваются в конденсаторы, охлаждаемые водой с глубины. После конденсации компоненты подаются в насос и вновь транспортируются в теплообменник. В качестве рабочего тела, кроме упомянутых выше агентов, может применяться и пропан. КПД закрытой схемы не намного больше открытой и не превышает 5%.

    Гибридные станции совмещают в себе конструктивные решения предыдущих двух типов. Они включают два контура, в одном из которых происходит испарение морской воды, во втором — низкокипящих компонентов. Водяной пар подаётся в теплообменник и нагревает его, одновременно испаряя низкокипящее вещество. Последнее в процессе газообразования раскручивает турбину. Таким образом, основным отличием гибридной системы от остальных проектов станций является нагрев низкокипящего рабочего тела не непосредственно водой, а её паром.

      1. Энергия солнечного света


    Солнечная энергия-это источник жизни на планете Земля. Наша планета и все живые организмы, которые на ней существуют, получают энергию от солнца в виде солнечного света и тепла, не стоит забывать, что именно благодаря солнцу мы смогли эволюционировать. Солнечная энергия - это источник возобновляемой и чистой энергии.

    Достоинства:

    1. Перспективность, доступность и неисчерпаемость источника энергии в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей.

    2. 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).

    Недостатки:

    1. Зависимость от погоды и времени суток

    2. Сезонность в средних широтах и несовпадение периодов выработки энергии и потребности в энергии. Нерентабельность в высоких широтах, необходимость аккумуляции энергии.

    3. При промышленном производстве – необходимость дублирования солнечных энергетических установок традиционными сопоставимой мощности.

    4. Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).

    5. Необходимость периодической очистки отражающей/поглощающей поверхности от загрязнения.

    6. Нагрев атмосферы над электростанцией.

    7. Необходимость использования больших площадей.

    8. Сложность производства и утилизации самих фотоэлементов в связи с содержанием в них ядовитых веществ,например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д.

    Прямое использование энергии солнечного света.

    Солнечную энергию можно использовать почти во всех сферах деятельности, а так же в любых странах будь они экономически развиты или нет. Например, в странах Африки жители используют специальные солнечные печи для готовки еды. Такие печи способны нагреваться до 80 градусов, что вполне можно использовать для готовки разных продуктов. Состоят эти печи из ящиков, обклеенных внутри фольгой и поставленных на открытое солнце.
    Другой способ использования более знакомый всем – это теплицы. Их устройство так же не содержит в себе сложных процессов, солнце, проходя через прозрачную полимерную пленку, пропускает большую часть спектра солнечного излучения, затем уже внутри теплицы это излучение превращается в инфракрасное излучение (тепловое) для которого стекло или пленка уже непрозрачны, следовательно, тепло остается внутри. На этом же свойстве основано устройство для нагревания воды, например простейшее – емкость с
    водой, окрашенная в черный цвет и освещаемая Солнцем

    Но все же гораздо эффективнее использовать солнечную энергию на прямую, то есть для выработки электроэнергии. Для этого используется солнечные панели, которые состоят из фотоэлементов благодаря этим самым элементам, и получается разность потенциалов.



    Рисунок 8 – Принцип работы солнечной панели
    По началу своего существования солнечные панели были очень дорогие в производстве и использование их, в каких-то масштабных проектах было не выгодно. Например, их использовали в спутниках, в калькуляторах. Но по мере развития технологий, а в частности получение кремния высокой степени чистоты спектр сильно расширился.

    К началу 2001 года более миллиона семей во всем мире 
    получили энергию от солнечных батарей. Очень популярное в то время использование частных панелей на крышах зданий, фасадах зданий.

    Но прогресс не стоял на месте и инженеры конструкторы спроектировали полупроводниковые пленки, с их помощью обычное окно становилось небольшой электростанцией. Возможности использования солнечной энергии кажутся, практически безграничны. Например, в Великобритании, в стране которой достаточно облачно, в ясный и солнечный день можно выработать около 60000-70000 МВт энергии. Это половина суточного потребления энергии в стране в самый пасмурный день. 

    Крупнейшая фотоэлектрическая СЭС Topaz Solar Farm имеет мощность 550 МВт. Находится в штате Калифорния США.



    Рисунок 9 – Крупнейшая СЭС Topaz Solar Farm
    К СЭС косвенного действия относятся:

    • Башенные – концентрирующие солнечный свет гелиостатами на центральной башне, наполненной солевым раствором.

    • Модульные – на этих СЭС теплоноситель, как правило, масло, подводится к приемнику в фокусе каждого параболо-цилиндрического зеркального концентратора и затем передаёт тепло, воде испаряя её.

    Как развита солнечная энергетика в России.

    Так получилось, что в настоящее время Россия почти не использует энергию солнца. Мы, как и раньше полагаемся на сжигание угля, нефти и газа. По прогнозам Россия будет в числе последних, кто перейдет на солнечную, и в целом на альтернативную энергетику.

    На сегодняшний день солнечная генерация составляет всего 0,03% энергобаланса РФ. Для сравнения в той же Германии этот показатель составляет более 20%. Частные предприниматели не заинтересованы в инвестировании в солнечную энергетику из-за длительного срока окупаемости и не столь высокой рентабельности, ведь газ в нашей стране намного дешевле. В экономически развитых Московской и Ленинградской областях солнечная активность невысока. Там строительство солнечных электростанций просто непрактично. А вот южные регионы довольно перспективны.

    Так одной из крупнейших в нашей стране является Орская СЭС. Она состоит из 100 тыс. модулей, выдающих суммарную мощность 25 МВт. Выработанное электричество подаётся в Единую энергетическую систему России (ЕЭС).

    Самой мощной сегодня является СЭС Перово, расположенная в Республике Крым. Она выдаёт более 105 МВт, что на момент открытия станции было мировым рекордом. СЭС Перово состоит из 440 000 фотоэлектрических модулей и занимает площадь 259 футбольных полей. К 2020 году в России планируется построить 4 крупных СЭС, мощность которых позволит увеличить долю солнечной энергии до 1% от всего энергобаланса страны. Но из-за пандемии, скорее всего эти сроки перенесут.



    Рисунок 10 – СЭС Перово – крупнейшая в России

      1. Геотермальные электростанции


    Геотермальные электростанции (геоТЭС). Выражение «геотермальная энергия» означает, что это энергия тепла Земли (гео – земля, термальная -тепловая). Основным источником этой энергии служит постоянный поток теплоты из раскаленных недр, направленный к поверхности Земли.



    Рисунок 11 – Принцип работы геотермальной электростанции
    Земная кора получает теплоту в результате трения ядра, радиоактивного распада элементов (подобно торию и урану), протекающих в толще Земли химических реакций. Постоянные времени этих процессов настолько велики относительно времени существования Земли, что невозможно оценить, увеличивается или уменьшается ее температура. Согласно некоторым прогнозам, объемы энергии тепла Земли, сконцентрированной под толщей земной коры в 10 км, в 50 тыс. раз превышают объемы энергии всех мировых запасов углеводородов – нефти и природного газа. Геотермальная энергетика – это, прежде всего, производство электро–энергии, а также тепловой энергии за счет энергии, содержащейся в недрах земли. Преимуществом геотермальной энергетики является ее практически полная безопасность для окружающей среды. Количество СО2, выделяемого при производстве 1 кВт электроэнергии из высокотемпературных  геотермальных  источников, составляет от 13 до 380 г,  а, например, для угля он равен 1042 г на 1кВт·ч. Однако  тепло  Земли  очень  «рассеянно»,  и  в  большинстве  районов  мира  может использоваться с выгодой только очень небольшая часть энергии. Изних пригодные  для  использования  геотермальные  ресурсы  составляют 1% общей теплоемкости верхней 10 километровой толщи земной коры, или 137 трлн т у. т.

    Запасы геотермальной энергии огромны. Геотермальная энергетика в ряде стран, таких как Венгрия, Исландия, Италия, Мексика, Новая Зеландия, Россия, США, Япония, широко используемы для теплоснабжения, а также генерации электричества. Например, в Исландии геотермальная энергия обеспечивает 26,5% выработки всей электроэнергии.

    Преимущества:

    1. Огромные запасы геотермальной энергии

    2. Экологичность

    3. Экономия на топливе

    4. Эстетический вид

    Недостатки:

    1. Сложность при утверждении проекта

    2. Могут произойти извержения вулканов или землетрясения

    3. Обязательное использование фильтров

      1. Биоэнергетика, биотопливо


    Биотопливо – топливо, получаемое из биологического сырья, как правило, в результате различной переработки биологических или промышленных отходов. В настоящее время в равной степени получили распространение: жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твердое биотопливо (дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, лузга) и газообразное (биогаз, водород).

    На практике биотопливо разделяют по поколениям:

    • биотопливо первого поколения изготавливают из сахара, крахмала, растительного масла и животного жира. Основным источником его производства являются различные семена или зерна масличных и других с.-х. культур;

    • биотопливо второго поколения производится из биомассы, состоящей из остаточных, непищевых растений, таких как стебли, листья, шелуха, просо, ятрофа (непищевые растения) и производственного мусора. Технологии производства биотоплива второго поколения позволяют также извлекать полезное сырье из древесной или волокнистой биомассы, содержащих целлюлозу и лигнин и представляющих собой составные углеводы (молекулы, основанные на сахаре). Из сахаров в результате брожения получается лигноцеллюлозный этанол, который на 90% уменьшает выбросы парниковых газов;

    • биотопливо третьего поколения производится в основном из водорослей.

    Преимущества биотоплива:

    1. Доступность материала

    2. Мобильность

    3. Уменьшение выбросов

    Недостатки:

    1. Климат

    2. Нарушение экосистемы

    Биотопливо в России

    По данным Росстата, в 2010 году российский экспорт топлива растительного происхождения (в том числе солома, жмых, щепа и древесина) составил более 2,7 млн тонн. Россия входит в тройку стран экспортеров топливных пеллет на европейском рынке. Всего около 20 % произведённых биотоплив потребляется в России

    1. Возобновляемые источники в Таджикистане


    К возобновляемым источникам энергии в соответствии с законодательством Республики Таджикистан относятся:

    - солнечная энергия;

    - ветровая энергия;

    - энергия природных и искусственных водотоков и водоемов;

    - геотермальная энергия;

    - древесные отходы, биомасса в виде отходов промышленности, сельского и лесного, жилищно-коммунального хозяйств и бытовые отходы.

    1. Солнечная энергия может использоваться в следующих целях:

    - получение тепловой энергии посредством применения солнечных коллекторов или пассивных систем отопления;

    - получение электрической энергии посредством применения систем с термодинамическим циклом преобразования;

    - получение электрической энергии посредством применения систем с прямыми методами преобразования энергии (фотоэлектрическим, термоэлектрическим, термофотоэлектрическим и т.п.);

    - получение электрической, тепловой энергии посредством применения комбинированных систем с различными методами преобразования;

    - получение водорода как энергоносителя посредством применения методов фотолиза и фотоэлектролиза воды;

    - проведение отдельных технологических процессов (в сушилках, опреснителях, солнечных теплицах и других устройствах).

    2. Ветровая энергия может использоваться в целях получения:

    - электрической энергии посредством применения ветроэлектрических установок;

    - механической энергии посредством применения ветромеханических и ветрогидродинамических установок.

    3. Энергия водотоков и водоемов может использоваться в целях получения:

    - электрической энергии посредством применения микрогидроэлектростанций бесплотинного типа (деривационных, понтонных и свободнопоточных);

    - электрической энергии посредством применения микрогидроэлектростанций и малых гидроэлектростанций с низконапорными плотинами (имеющихся на водохранилищах и прудах или построенных специально);

    - электрической энергии посредством применения микрогидроэлектростанций на искусственных напорных водотоках (в каналах и трубопроводах);

    - механической энергии посредством использования физических свойств воды и перепадов уровней водоемов.

    4. Геотермальная энергия может использоваться в целях получения:

    - тепловой энергии с использованием в качестве теплоносителя геотермальной воды, геотермального пара или геотермального горючего газа;

    - электрической энергии посредством применения турбин с использованием высокотемпературной геотермальной пароводяной смеси или среднепотенциального геотермального теплоносителя.

    5. Энергия древесных отходов (древесной щепы), лигнина, биомассы в виде отходов промышленности, сельского и лесного, жилищнокоммунального хозяйств, бытовых отходов может использоваться в целях получения:

    - тепловой и электрической энергии на теплоэлектростанциях и в котельных, применяющих прямое сжигание;

    - биогаза с последующим его сжиганием на теплоэлектростанциях или в котельных и одновременным получением удобрений посредством применения установок биохимической конверсии;

    - газообразного топлива посредством применения газогенераторных установок термохимической конверсии;

    - жидкого углеводородного топлива посредством применения установок по сжиживанию органических остатков.

    6. Возобновляемые источники энергии могут использоваться также в иных целях в соответствии с законодательством Республики Таджикистан.

    Приоритетные объекты для использования возобновляемых источников энергии

    1. Приоритетными объектами для использования возобновляемых источников энергии являются:

    - зоны децентрализованного энергоснабжения, где из-за низкой плотности населения сооружение традиционных электростанций и высоковольтных линий электропередач экономически невыгодно или практически неосуществимо;

    - зоны централизованного энергоснабжения, где из-за неудовлетворительного состояния энергетических сетей либо дефицита мощности или энергии возникают частые отключения потребителей, что приводит к значительному экономическому ущербу и негативным социальным последствиям;

    - населенные пункты и места массового отдыха населения, где из-за вредных выбросов в атмосферу промышленных и городских котельных на органическом топливе создается сложная экологическая обстановка;

    - населенные пункты, дачи и места временного пребывания людей, где существует проблема отопления, электроснабжения и горячего водоснабжения.

    2. Для энергообеспечения производственных и бытовых потребностей в заповедниках и особо охраняемых природных территориях, возобновляемые источники энергии в соответствии с законодательством Республики Таджикистан могут иметь приоритет.

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    В России, как и во многих других зарубежных странах, основная доля добычи энергии приходится на ископаемые топлива, такие как нефть, газ и уголь. Поэтому необходимо развивать возобновляемые источники энергии, и делать это нужно своевременно, так как если будет уже поздно и ископаемых ресурсов станет совсем мало, начнется энергетический кризис, который будет иметь катастрофический масштаб.

    В целом мы видим много общих положительных сторон у возобновляемых источников это экологическая чистота, возобновляемость, доступность, не слишком большая себестоимость. Но есть несколько существенных минусов это непостоянство, изменчивость параметров от которых зависит добыча энергии, высокая стоимость.

    БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

    1. Голицын М.В. Альтернативные энергоносители / М.В. Голицын, А.М. Голицын, Н.В. Пронина. — М.: Наука, 2004. — 159 с.

    2. Ермолова Н.В Фотопреобразователи солнечной энергии: учебное пособие для вузов / Ермолаева Н.В, Смолин А.Ю, Литвин Н.В. — М.: НИЯУ МИФИN, 2013— 227 с.

    3. Экологическая оценка возобновляемых источников энергии / Пачурин Г.В, Соснина Е.Н, Маслеева О.В, Крюков Е.В. — М.: Лань, 2017— 236 с.

    4. Эксплуатационные материалы: учебник / Уханов А.П, Уханов Д.А, Глущенко А.А, Хохлов А.Л . — М.: Лань, 2019— 528 с.

    5. Юдаев И.В. История науки и техники электроэнергетика и электротехника: учебное пособие / Юдаев И.В, Глушко И.В, Зуева Т.М. – Зерноград: Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ, 2018. – 201 с.

    6. Ягодин Г.А. Устойчивое развитие человек и биосферы / Ягодин Г.А, Пуртова Е.Е. – Эл. Изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013 – 109 с.




    Челябинск 2020

    написать администратору сайта