30/03/2012

Razvoj alternativne energije v Rusiji in v svetu danes šele začenja pridobivati zagon, vendar vsako leto vse več držav razume, da je prihodnost v energetsko varčnih tehnologijah in alternativnih virih energije. Ob upoštevanju tega se izvajajo posebni ukrepi za uvedbo teh tehnologij za varčevanje in proizvodnjo električne in toplotne energije. Čeprav je danes delež alternativnih virov energije v svetovni energetski bilanci 2-3 %, se ta kazalnik vztrajno povečuje.

Razvoj alternativne energije se je začel že precej dolgo nazaj - poskusi izkoriščanja sončne energije so bili narejeni že v 18. stoletju. Prva sončna elektrarna je začela delovati v Egiptu leta 1912. Aktiven razvoj alternativne energije se približuje trenutku, ko bo uporaba obnovljivih virov energije postala ekonomsko donosna in se bo njihov delež v svetovnem energetskem sistemu v kratkem času močno povečal. A kljub temu ni mogoče pričakovati, da bo razvoj alternativne energije v doglednem času omogočil popolno zamenjavo tradicionalnih virov energije z alternativnimi.

Predvidevamo lahko, da bo imel pričakovan hiter razvoj alternativne energetike resne posledice na področju znanosti in industrije. Praktična uporaba obnovljivih virov energije bo zahtevala razvoj novih tehnologij in proizvodnjo nove opreme. Pojav povpraševanja, na primer po sončnih kolektorjih, bo domače proizvajalce spodbudil k razvoju in proizvodnji takšnih visokotehnoloških izdelkov. Potrebne bodo nove vrste baterij in polnilnikov. Lahko se zgodi, da bo nekega dne vsaka vodovodna pipa opremljena z mini elektrarno, ki iz tekoče vode proizvaja elektriko, ki se uporablja na primer za ogrevanje kotlička. Tako lahko razvoj alternativne energije služi kot močan zagon za razvoj gospodarstva kot celote.

Ne gre zanemariti vpliva razvoja alternativne energije na okolje. Uporaba obnovljivih virov energije je okolju veliko bolj prijazna kot uporaba tradicionalnih. Na primer, opustitev termoelektrarn na premog bo dramatično omejila vstop žvepla, dušika in ogljikovega dioksida v ozračje, ki prispevajo k nastanku učinka tople grede in podnebnih sprememb. In uporaba biomase iz mestnih komunalnih odpadnih voda, ki je eno od obetavnih področij za razvoj alternativne energije, bo poleg pridobivanja energije pripomogla k preprečevanju onesnaženja ozemlja z razpadnimi produkti organskih snovi. Podobne tehnologije danes že uporabljajo na Danskem in Nizozemskem.

Seveda bi brez sodelovanja države razvoj alternativne energije potekal zelo počasi, zato nekatere države danes poskušajo ta proces pospešiti z davčnimi spodbudami za podjetja, ki uporabljajo alternativne vire energije, vlagajo v gradnjo novih vrst energetskih virov. elektrarn in nadomestila stroškov vgradnje alternativne energetske opreme s strani zasebnikov. Ta pristop obrodi sadove: v Nemčiji je delež alternativnih virov energije več kot 15 %, ogljikovega dioksida pa se proizvede skoraj 30 % manj kot leta 1990. Nadaljnji razvoj alternativne energije predvideva povečanje deleža alternativnih virov energije na 20 % do leta 2020. Na Norveškem polovico potrebne električne energije pridobijo z obnovljivimi viri energije.

Razvoj alternativne energije nam omogoča upati, da se bo človeštvo ob izčrpanju tradicionalnih virov energije naučilo pridobiti dovolj energije za nadaljnji obstoj.

Maksimenko Darja

V tem delu študent raziskuje možnosti alternativnih virov energije kot sredstva za reševanje problema surovin, analizira možnosti za uporabo obnovljivih virov energije na Primorskem, ob upoštevanju izkušenj kampusa FEFU.

Prenesi:

Predogled:

Občinsko proračunsko splošno izobraževanje

Ustanovitev "Liceja" mestnega okrožja Dalnerechensky

Alternativni viri energije: priložnosti

in možnosti za uporabo

Izpolnila: učenka 7.A razreda

MBOU "Licej"

Maksimenko Darja

Znanstveni svetnik:

Dudarova Svetlana Ivanovna

Dalnerechensk

Uvod

V sodobnem svetu obstaja več globalnih problemov. Eden od njih je izčrpavanje naravnih virov. Svet vsako minuto porabi ogromno nafte in plina za človeške potrebe. Zato se postavlja vprašanje: kako dolgo nam bodo ti viri zadostovali, če jih bomo še naprej uporabljali v enaki ogromni količini?

Alternativni viri energije: možnosti in perspektive njihove uporabe so danes ena pomembnih in relevantnih tem. Svetovna energetika danes temelji na neobnovljivih virih energije. Glavni viri energije so nafta, plin in premog. Bližnji obeti razvoja energetike so povezani z iskanjem boljšega ravnovesja energentov, predvsem pa z zmanjševanjem deleža tekočih goriv. Lahko pa rečemo, da je človeštvo že vstopilo v prehodno obdobje - od energije, ki temelji na organskih naravnih virih, ki so omejeni, do energije, ki je praktično neizčrpna.

Veliko upov v svetu polagajo v tako imenovane alternativne vire energije, katerih prednost je njihova obnovljivost in dejstvo, da so okolju prijazni viri energije.

Namen dela je preučiti alternativne vire energije, možnosti in perspektive njihove uporabe.

Za dosego tega cilja je potrebno rešiti naslednje naloge:

Raziščite koncept alternativnih virov energije.
Preučite izkušnje z uporabo obnovljivih virov energije v različnih državah.
Analizirati možnosti za množično uporabo alternativnih virov energije v Ruski federaciji in na Primorskem.

1. Alternativni viri energije, glavni razlogi za njihov razvoj, viri

Alternativni viri energije so metode, naprave ali strukture, ki omogočajo pridobivanje električne energije (ali druge zahtevane vrste energije) in nadomestijo tradicionalne vire energije, ki delujejo na nafto, pridobljen zemeljski plin in premog. Namen iskanja alternativnih virov energije je potreba po pridobivanju iz energije obnovljivih ali praktično neizčrpnih naravnih virov in pojavov. Upošteva se lahko tudi prijaznost do okolja in stroškovna učinkovitost.

Imenujejo jih tudi obnovljivi viri energije zaradi nekaterih značilnosti te vrste energije - zmožnosti neomejenega polnjenja, za razliko od plina, premoga, šote in nafte, ki so izčrpni viri energije.

Razvrstitev alternativnih virov energije:

veter - pretvori gibanje zračnih mas v energijo;
geotermalna - pretvarja toploto planeta v energijo;
sončno - elektromagnetno sevanje sonca;
hidroenergija - gibanje vode v rekah ali morjih;
biogorivo - toplota zgorevanja obnovljivega goriva (na primer alkohol, šota).
plimovanje - energija plimovanja morja in oceanov, na katero delujejo elektrarne na plimovanje

Znanstveniki opozarjajo na možno izčrpavanje znanih in uporabnih zalog nafte in plina. Seveda je še prezgodaj govoriti o popolni izčrpanosti virov.

Svetovna energetika danes temelji na neobnovljivih virih energije. Glavni viri energije so nafta, plin in premog. Bližnji obeti razvoja energetike so povezani z iskanjem boljšega ravnovesja energentov, predvsem pa z zmanjševanjem deleža tekočih goriv. Lahko pa rečemo, da je človeštvo že vstopilo v prehodno obdobje - od energije, ki temelji na organskih naravnih virih, ki so omejeni, do energije, ki je praktično neizčrpna.

2. Tuje izkušnje pri uporabi alternativnih virov energije

Izčrpavanje virov nas sili v razvoj politik varčevanja z viri in široko uporabo sekundarnih surovin. V mnogih državah si močno prizadevajo za varčevanje z energijo in surovinami. Danes se iz odpadkov in recikliranih materialov pridobi približno 1/3 celotne mase kovin, ki se uporabljajo na svetu. Številne države so sprejele državne programe varčevanja z energijo.

Najpogostejši obnovljivi vir energije tako v Rusiji kot v svetu je hidroelektrarna. Približno 20 % svetovne proizvodnje električne energije prihaja iz hidroelektrarn.

Svetovna industrija vetrne energije se aktivno razvija: skupna zmogljivost vetrnih generatorjev se vsaka štiri leta podvoji in znaša več kot 150.000 MW. V mnogih državah ima vetrna energija močan položaj. Tako na Danskem več kot 20 % električne energije proizvedejo z vetrno energijo. Rusija lahko pridobi 10 % svoje energije iz vetra.

Delež sončne energije je razmeroma majhen (približno 0,1 % svetovne proizvodnje električne energije), vendar ima pozitiven trend rasti. Sončne elektrarne delujejo v več kot 30 državah.

Geotermalna energija je lokalnega pomena. Zlasti na Islandiji takšne elektrarne proizvedejo približno 25 % električne energije.

Geotermalne elektrarne, ki proizvedejo pomemben del električne energije v Srednji Ameriki, na Filipinih in Islandiji; Islandija je tudi primer države, kjer termalne vode pogosto uporabljajo za ogrevanje.

Energija plimovanja še ni doživela pomembnega razvoja in jo predstavlja več pilotnih projektov.

Elektrarne na plimovanje so trenutno na voljo le v nekaj državah – Franciji, Veliki Britaniji, Kanadi, Rusiji, Indiji in na Kitajskem.

3. Možnosti razvoja alternativnih virov energije v Rusiji in Primorskem

V primerjavi z ZDA in državami EU je uporaba alternativnih virov energije v Rusiji na nizki ravni. Trenutno stanje je mogoče pojasniti z razpoložljivostjo tradicionalnih fosilnih virov energije. Ena glavnih ovir za gradnjo velikih elektrarn na alternativne vire energije je pomanjkanje določila o spodbudni tarifi, po kateri bi država odkupovala električno energijo, proizvedeno iz alternativnih virov energije.

Glavni porabnik energetskih virov na Primorskem je sistem stanovanjskih in komunalnih storitev. Stroški plačila stanovanjskih in komunalnih storitev za prebivalce Vladivostoka in Primorskega ozemlja vztrajno rastejo. Po podatkih statističnih organov je bilo v regiji okoli 143 tisoč individualnih stanovanjskih stavb, od tega 65 tisoč v mestnih naseljih, 77 tisoč na podeželju. Skoraj vse nizke stanovanjske stavbe uporabljajo za ogrevanje premog, les in kurilno olje. To vodi do znatnih izpustov škodljivih in onesnažujočih snovi v ozračje. Tako je okolju povzročena velika škoda.

Primorska spada v regijo, kjer je za oskrbo z energijo priporočljiva uporaba alternativne energije, ki temelji na alternativnih virih energije. Povprečno število sončnih dni na Primorskem je 310 s trajanjem sončnega obsevanja več kot 2000 ur. Dejavnost sončne energije na Primorskem je ena najvišjih v Ruski federaciji.

Največji vnos sončnega obsevanja opazimo v maju, najmanjši pa v decembru, marca pa opazimo največjo količino direktnega sevanja na površju, normalnem na žarek, in trajanje sončnega obsevanja. Najmanjše trajanje sončnega obsevanja opazimo junija in julija, to je posledica deževne sezone, ki se pojavi v tem obdobju.

Vendar pa kljub ogromnemu potencialu sončne energije razširjeno uvajanje alternativne energije v Rusiji ovirajo številni razlogi: visoki stroški, visoka poraba materiala opreme, nezadostne izkušnje pri uporabi teh tehnologij in slaba ozaveščenost. Na alternativno energijo je mogoče opozoriti s prikazi uspešnih izkušenj pri implementaciji alternativnih energetskih naprav v realne gospodarske aplikacije. Trenutni trend zniževanja stroškov opreme za sončno energijo ter stalno povečevanje cen fosilnih goriv in tarif za električno in toplotno energijo sta prav tako dejavnika, ki povečujeta privlačnost in konkurenčnost alternativne energije.

Glavni porabniki alternativne energije so gospodinjstva (posamezne zasebne hiše ali celo stanovanja, vikend naselja, kmetije). Male elektrarne aktivno uporabljajo tudi turisti, ribiči, lovci in vojska.

Decembra 2014 je bila v kampusu FEFU nameščena vsesezonska laboratorijska enota za ogrevanje vode s sončno energijo (SVNU), ki je bila zasnovana za oskrbo s toplo vodo v hotelski stavbi, namenjeni za namestitev 536 ljudi. Fotovoltaična solarna instalacija je bila nameščena skupaj s solarno instalacijo za ogrevanje vode.

Proizvodna oprema naprav vključuje: 90 sončnih kolektorjev s kapaciteto 0,15 Gcal/uro toplotne energije in 176 fotonapetostnih sončnih kolektorjev s kapaciteto 22 kW*uro električne energije.

riž. 1 Hotelska stavba FEFU št. 8.1

Na strehi objekta so nameščeni sončni kolektorji in fotovoltaični solarni paneli. Skupna površina strehe je 2566 m².

Sl. 2 Lokacija sončnih kolektorjev in fotovoltaičnih panelov na strehi hotelske stavbe FEFU št. 8.1

riž. 3 Toplotna postaja SVNU hotelske stavbe FEFU št. 8.1

Od začetka zagona naprave se izvaja kontinuirano spremljanje proizvodnje električne in toplotne energije naprave ter tehničnih parametrov delovanja naprave. Podatki spremljanja so arhivirani na spletu in so na voljo za analizo na daljavo preko interneta.

Spodaj so dnevni podatki o proizvodnji toplotne energije naprave od januarja do maja 2015.

riž. 4 Dnevni podatki o proizvodnji toplotne energije za januar 2015.

riž. 5 Dnevni podatki o proizvodnji toplotne energije v februarju 2015.

riž. 6 Dnevni podatki o proizvodnji toplotne energije marec 2015.

riž. 7 Dnevni podatki o proizvodnji toplotne energije za april 2015.

riž. 8 Dnevni podatki o proizvodnji toplotne energije v maju 2015.

Glede na dnevni razpored proizvodnje toplotne energije po napravi je možno opazovati število sončnih in oblačnih dni v študijskem obdobju. Opazovanja delovanja naprave so pokazala, da je naprava tudi v oblačnih dneh sposobna proizvajati toplotno energijo. Odsotnost proizvodnje toplotne energije je bilo opaziti le ob padavinskih dneh.

riž. 9 Podatki o proizvodnji toplotne energije od januarja do maja 2015.

V študijskem obdobju od januarja do maja je solarna naprava proizvedla 64.788 kWh (233.236,8 MJ) toplotne energije, kar je pokazalo povprečno dnevno proizvodnjo toplotne energije iz 1 m² efektivne absorpcijske površine SSE 1,977 kWh/m2.

Opozoriti je treba, da v obravnavanem obdobju naprava ni delovala ves čas. Zagonska dela so se nadaljevala januarja in februarja, obrat pa je projektno zmogljivost dosegel šele marca 2015.

Največja produktivnost naprave je bila zabeležena 23. maja. Ta dan je naprava proizvedla 1040 kWh, kar je na 1 m² efektivne absorpcijske površine znašalo 4,79 kWh/m2 na dan.

Zaključek

Tako se zdi razvoj alternativnih virov energije v svetu pomemben in obetaven projekt. Prvič, razvoj in uporaba teh virov blagodejno vplivata na okoljske razmere v svetu, ki v zadnjem času »šepajo«. Drugič, v prihodnosti lahko pomanjkanje tradicionalnih virov močno vpliva na trg, morda bo prišlo do svetovne energetske krize, zato je zelo pomembno, da začnemo razvijati netradicionalne vire energije zdaj, da preprečimo gospodarski zlom v nekaj desetletjih , ali morda manj.

Vse več ljudi začenja uporabljati neodvisne vire energije, pri čemer upošteva specifično geografsko lego svojega območja. Nekateri ljudje imajo veliko sončnih dni na leto – na svoje strehe namestijo sončne kolektorje s sončnimi kolektorji. Kdor ima vetrove, je super, vetrnice se uporabljajo.

V mestu Dalnerechensk prebivalstvo šele začenja uporabljati alternativne vire. Ker ima naše mesto veliko sončnih dni, to omogoča uporabo sončnih kolektorjev. Na žalost je popoln prehod na alternativno oskrbo z energijo zelo drag, vendar je možen kot dodaten vir energije.

Alternativni viri energije so okolju prijazni, obnovljivi in razmeroma enakomerno porazdeljeni, zato bodo pri njihovi uporabi vodilne regije z usposobljeno delovno silo, dovzetnostjo za inovacije in strateško predvidevanjem.

Seznam uporabljene literature

Blagorodov V.N. Problemi in možnosti uporabe netradicionalnih obnovljivih virov energije, Rusija. Revija Energetik št. 10, str. 16-18, 1999.
Spletna stran SolarGIS, Zemljevid sončnega sevanja. Sončno sevanje v različnih delih planeta. www.solargis.info/doc/free-solar-radiation-maps-GHI
Gorodov R.V. Netradicionalni in obnovljivi viri energije: učbenik / R.V. Gorodov, V.E. Gubin, A. S. Matveev. - 1. izd. - Tomsk: Založba Tomske politehnične univerze, 2009. - 294 str.
Grichkovsaya N.V., disertacija za diplomo kandidata tehničnih znanosti. Ocenjevanje potenciala sončne energije za razvoj energetsko učinkovitih stavb v monsunskih podnebjih, Vladivostok, str. 143, 170-172, 2008.
Ilyin A.K., Kovalev O.P. Netradicionalna energija na Primorskem: viri in tehnične zmogljivosti. Daljnovzhodna ruska akademija znanosti, Vladivostok, str. 40, 1994. Diapozitiv 2
Namen dela je preučiti alternativne vire energije, možnosti in perspektive njihove uporabe Cilji Preučiti koncept alternativnih virov energije. Preučite izkušnje z uporabo obnovljivih virov energije v različnih državah. Analizirati možnosti za množično uporabo alternativnih virov energije v Ruski federaciji in na Primorskem. Diapozitiv številka 2
Razvrstitev alternativnih virov energije: veter - pretvarja gibanje zračnih mas v energijo; sončno - elektromagnetno sevanje sonca; hidroenergija - gibanje vode v rekah ali morjih; biogorivo - toplota zgorevanja obnovljivega goriva (na primer alkohol, šota). Geotermalni viri energije - pretvarjajo toploto planeta v energijo; plimovanje - energija plimovanja morja in oceanov, na kateri delujejo elektrarne na plimovanje Diapozitiv št. 3
FEFU Hotelska stavba št. 8.1 Diapozitiv št. 4
Lokacija sončnih kolektorjev in fotovoltaičnih panelov na strehi hotelske stavbe FEFU Slide št. 5
Toplotna točka celoletnega laboratorija solarne naprave za ogrevanje vode Diapozitiv št. 6
Dnevni podatki o proizvodnji toplotne energije po napravi od januarja do maja 2015 Slide št. 7
Dnevni urnik proizvodnje toplotne energije s sončno grelno enoto (SVNU) Slide št. 8
Hvala za vašo pozornost, poročilo je končano!

Po mnenju strokovnjakov bo pomanjkanje ogljikovodikov začelo vplivati na svetovno gospodarstvo in še posebej na rusko gospodarstvo v naslednjem desetletju. Pomanjkanje naravnih virov bo neizogibno povzročilo postopno zvišanje cen energije. Po mnenju nekaterih znanstvenikov je mogoče tak potek dogodkov preprečiti z uporabo alternativnih virov energije v Rusiji. V evropskih državah se programi uvajanja obnovljivih virov že aktivno izvajajo. Razvoj tega energetskega sektorja olajšuje tudi dejstvo, da je v Rusiji veliko oddaljenih območij, katerih povezava s centralnimi električnimi omrežji in plinovodom je težavna. Medtem pa je država bogata z naravnimi obnovljivimi viri energije.

Sončna energija v Rusiji

Sončna energija ima velik potencial, ki pa v praksi še ni v celoti izkoriščen. To ovira pomanjkanje potrebnih zakonov, ki bi zasebnim proizvajalcem omogočali trgovanje z električno energijo, proizvedeno iz sončne svetlobe. Poleg tega uporaba fotovoltaičnih sistemov (PVS) zahteva znatne investicije, vračilna doba pa je zelo odvisna od vremenskih razmer. Vendar pa je za oddaljena mesta lahko rešitev problema sončna alternativna energija v Rusiji. Največji potencial za sončno energijo je v Krasnodarskem, Stavropolskem ozemlju, Magadanski regiji in Jakutiji. Po statističnih podatkih danes v Rusiji živi približno 10 milijonov ljudi brez centralizirane oskrbe z električno energijo, zaradi česar razmišljamo o potrebi po razvoju industrije. V tej smeri že obstajajo določeni premiki: v Rusiji so se pojavila podjetja, ki imajo v lasti tehnologijo za proizvodnjo sončnih elektrarn in njihovo namestitev za proizvodnjo električne energije. Eden od pozitivnih primerov uporabe sončne energije je sončna elektrarna v regiji Belgorod (okrožje Yakovlevsky, vas Krapivenskie Dvory) z nazivno močjo 0,1 MW.

Zemljevid sončne insolacije Rusije

Hidroenergija

Hidroelektrarne v Rusiji zgodovinsko zasedajo drugo mesto po jedrskih elektrarnah glede na količino proizvedene električne energije. To olajšuje bogastvo države z naravnimi vodnimi viri. Toda možnosti za razvoj še zdaleč niso izčrpane: v kateri koli regiji je majhna reka, ki jo je mogoče uporabiti za elektrifikacijo območij, ki niso v celoti oskrbljena z električno energijo. Male hidroelektrarne lahko ustvarijo pogoje za razvoj malih industrijskih podjetij z znižanjem stroškov plačevanja storitev podjetij za oskrbo z energijo. Zato je povpraševanje po mini hidroelektrarnah v Rusiji vse večje. Danes je v državi približno 300 mini hidroelektrarn. Hidroelektrarne majhne moči so sposobne proizvesti od 1 do 3000 kW/h. Glavni sestavni deli mini hidroelektrarne so generator in turbine, celoten proces pa nadzorujejo avtomatski sistemi. Poznamo več vrst mini elektrarn: pretočne elektrarne delujejo zaradi naravnega toka rek, jezove pa zaradi razlik v nivojih v različnih akumulacijah. Postavite jih lahko ne le na okolju prijazna območja, ampak tudi v bližini čistilnih naprav, industrijskih in gospodinjskih odpadnih voda, namakalnih kanalov in ladijskih objektov. Male hidroelektrarne v Rusiji imajo po grobih ocenah strokovnjakov potencial 60 milijard kWh na leto, ki ga ne izkoristi niti četrtina. Razlogi za to so različni, koraki v smeri razvoja te energetske panoge pa se kažejo, v zadnjem času se je zanimanje države za hidroenergijo kot celoto močno povečalo.

Geotermalna energija v Rusiji

Alternativna energija v Rusiji lahko temelji na uporabi toplotne energije iz zemeljske notranjosti: le nekaj držav ima to možnost. Zaloge geotermalne energije v naši državi so več kot 10-krat večje od zalog premoga. To bogastvo pogosto leži dobesedno na površini: geotermalni vrelci Kamčatke s temperaturami do 200 °C na globini le 3,5 km lahko podpirajo delovanje več kot ene mini elektrarne. Obstajajo mesta, kjer voda pride na površje: to močno olajša dostop do njene energije. Geotermalna energija se je v Rusiji začela razvijati leta 1966: takrat je bila zgrajena prva tovrstna elektrarna. Danes je mogoče iz kamčatskih virov proizvesti približno 300 MW električne energije, vendar se dejansko porabi le 25 %. Geotermalne vode otokov Kurilskega grebena imajo potencial 200 MW: to je dovolj za popolno oskrbo celotne regije z električno energijo. Toda za razvoj geotermalne energije ni privlačen samo Daljni vzhod: velik potencial imajo Stavropolsko ozemlje, Kavkaz in Krasnodarska regija. Temperatura podtalnice tukaj doseže 125 °C. Pred kratkim so v regiji Kaliningrad odkrili geotermalno nahajališče, ki ga je prav tako mogoče uporabiti.

Bioplin v Rusiji

Bioplin nastane kot posledica razgradnje kakršnih koli organskih odpadkov. Ta produkt fermentacije je sestavljen iz metana in ogljikovega dioksida z majhnimi primesmi drugih snovi. Za proizvodnjo naravnih goriv se odstrani ogljikov dioksid. Kot surovina se lahko uporabi katera koli biomasa: pesni rezanci, odpadki iz obratov za predelavo mesa in rib, gnoj, pokošena trava in odpadlo listje, pa tudi gospodinjski in fekalni odpadki (seznam se lahko nadaljuje). Količina organskih odpadkov v naši državi letno doseže 620 - 630 milijonov ton. Z uporabo teh odpadkov je mogoče pridobiti do 30 milijonov m³ plina, pri izgorevanju katerega lahko proizvedemo do 70 GW električne energije. Elektrarne v Rusiji uporabljajo bioplin, ki se sprošča iz šote, rastlinskih in lesnih odpadkov. V zadnjem desetletju se je pojavilo veliko podjetij, ki proizvajajo bioplinske naprave.

Energija plimovanja

Strokovnjaki menijo, da je plimske elektrarne smiselno graditi tam, kjer je razlika v gladini morja med oseko in oseko vsaj 4 metre. Prav tako je pomembno upoštevati površino in prostornino plimskega bazena. Učinkovitost plimske elektrarne je odvisna tudi od števila hidravličnih turbin v jezu. Praktično uporabo energije plimovanja v Rusiji lahko vidimo na primeru TE Kislogubskaya: to je popolnoma okolju prijazen sistem. Omogoča prihranek zalog ogljikovodikov ne glede na vsebnost vode v letu. Razvoj tega območja lahko zagotovi do 5% celotne količine električne energije, proizvedene v Rusiji.

Vetrna energija v Rusiji

Razvoj vetrne energije v Rusiji močno zaostaja za razvitimi državami, ki na ta način zagotavljajo do tretjino svojih potreb po električni energiji. Raven kapitalskih naložb za gradnjo vetrnih turbin je razmeroma nizka: to bi moralo pritegniti vlagatelje in zanimati mala podjetja. V Rusiji danes delujejo vetrni generatorji, zgrajeni že dolgo nazaj. Največja je vetrna elektrarna Kulikovo, ki se nahaja v bližini Kaliningrada. Njegova moč je 5 MW. V bližnji prihodnosti je načrtovano štirikratno povečanje njegove zmogljivosti. Poleg tega vetrno energijo uporabljajo vetrna elektrarna Tyupkildy (Baškirtostan), vetrna elektrarna Marposadskaya (v Čuvašiji) in vetrna elektrarna Kalmyk. Samostojno delujejo: vetrne elektrarne Anadyrskaja, Zapolyarnaya, Nikolskaya in Markinskaya. Zdaj se postavljajo majhne vetrne turbine za oskrbo koč in malih industrijskih podjetij.

Ljudje že vrsto let brezskrbno pridobivajo energijo, ne da bi se preveč obremenjevali s tem, da zaloge ogljikovodikov še zdaleč niso neskončne. Vendar pa danes vsi razumejo, kako pomemben je razvoj v svetu in zamenjava tradicionalnih virov s takimi viri. Alternativna energija je zelo obetavno področje, ki ga preučujejo znanstveniki po vsem svetu.

Kaj je narobe s tradicionalnimi viri?

Tradicionalni viri energije vključujejo snovi, ki pri zgorevanju sproščajo toploto – predvsem nafta, plin in premog. Človeštvo že dolgo uporablja te vire, vendar imajo zelo resne pomanjkljivosti. Pri zgorevanju snovi sproščajo ogljikov dioksid v ozračje, kar grozi, da bo sčasoma povzročilo globalno segrevanje. zaradi povečanega učinka tople grede.

Poleg tega so zaloge nafte, plina in premoga omejene. Seveda so nastajale v daljšem časovnem obdobju in te zaloge bodo zadostovale za več generacij ljudi, potem pa se bo človeštvo soočilo s popolnim problemom pridobivanja energije. Da ta problem ne bi presenetil človeštva, znanstveniki že delajo na ustvarjanju alternativnih metod za pridobivanje energije.

Obstaja alternativa

Glavna zahteva za netradicionalne vire energije je njihova prijaznost do okolja. To pomeni, da proces proizvodnje energije ne bi smel vplivati na okolje. Poleg tega je pomembno, da so viri energije obnovljivi.

Najbolj obetavna področja so:

Sončne elektrarne. Sončne plošče kopičijo toploto in jo pretvarjajo v energijo. To je eden najbolj znanih in priljubljenih načinov pridobivanja energije. Tisti, ki si ne morejo privoščiti cele postaje solarnih instalacij za lovljenje svetlobe, so omejeni na nakup ene ali dveh baterij za pridobivanje brezplačne energije za vsakodnevne potrebe. Na primer, v južnih državah, kjer sonce sije skoraj vse leto, so kotli za ogrevanje vode ali na primer klimatske naprave pogosto opremljeni s sončnimi kolektorji;
Vetrne elektrarne ali vetrne turbine. Ta struktura je visok steber, na vrhu katerega so rezila. Veter povzroča vrtenje lopatic, kar proizvaja energijo, ki je shranjena na dnu stolpa;
Hidroelektrarne različnih vrst. Poleg klasičnih hidroelektrarn obstajajo še male elektrarne, elektrarne na plimovanje, slapove in elektrarne na valove. Energija se proizvaja z gibanjem vodne mase;
Geotermalne elektrarne. Takšne naprave prejemajo toplotno energijo iz naravnih vročih vrelcev;
Sežiganje bioloških odpadkov. Ta tehnika povzroča veliko kritik, vendar nam omogoča, da takoj rešimo problem odpadkov in problem pridobivanja energije;
Energija nevihte. Udar strele lahko povzroči veliko težav. Če pa si podredite to silo, ne morete samo zaščititi gozdov pred požari, temveč tudi zagotoviti znatne prihranke energije. Menijo, da se bodo naprave, ki izkoriščajo energijo strele in jo preusmerjajo v električna omrežja, povrnile že v petih letih;
Človeška mišična moč. Ta tehnika se je uporabljala že od antičnih časov, ko ni bilo drugih načinov pridobivanja energije. Toda danes se temu ne bi smeli odpovedati. Kolesa in sobna kolesa, ki vam omogočajo recimo polnjenje mobilnega telefona, so odličen primer uporabe mišične moči. Še posebej prijetno je, da je ta poraba energije zelo koristna za zdravje.

Vse je mogoče

Islandija danes velja za vodilno pri uporabi nekonvencionalnih virov. Obilje geotermalnih virov v državi se ne uporablja le za privabljanje turistov, željnih eksotike, ampak tudi za ogrevanje. Ta pristop je popolnoma upravičen, vendar ne morejo vse države prevzeti izkušenj Islandije, saj v večini držav ni toliko termalnih vrelcev ali pa jih sploh ni.

Na Danskem se aktivno uporablja vetrna energija, v južnih državah, kjer sonce greje skoraj vse leto - sončna energija. Tako se uporaba alternativnih virov pojavlja neenakomerno: nekje dajejo prednost eni vrsti, nekje drugi, nekje pa te industrije sploh ne razvijajo. Na primer, v Rusiji, kjer so dežele bogate z naravnimi viri, je zanimanje za alternativne vire minimalno.

Počasi a zagotovo

Projekt Alternativni viri energije se ne razvija tako hitro. Kljub nedvomnim prednostim netradicionalne energije obstaja veliko težav, ki ovirajo razvoj te industrije in ne dovoljujejo opustitve običajnih načinov pridobivanja energije. Glavne slabosti alternativnih virov energije so:

Visoki stroški naprav z relativno nizko učinkovitostjo;
Počasno povračilo;
Neenakomerna proizvodnja energije;
Potreba po uporabi naprav za shranjevanje energije.

Glavna pomanjkljivost je nizka učinkovitost alternativnih naprav v primerjavi s tradicionalnimi postajami. Posledično se naprave počasi povrnejo, pridobljena energija pa je "zlata vredna" - nekajkrat dražja kot običajno. In čeprav večina držav aktivno podpira lastnike alternativnih elektrarn in od njih kupuje električno energijo po višji ceni, je le nekaj pripravljenih vložiti svoja sredstva v takšne projekte.

Pa vendar se alternativna energija razvija. Čeprav počasi, a okolju prijazna energija, pridobljena iz obnovljivih virov, nadomešča tradicionalno energijo. Na Kitajskem, pa tudi v evropskih državah in Ameriki se postopoma uveljavljajo alternativni viri energije, ki omogočajo pridobivanje energije brez škode za okolje.

Seznanitev z glavnimi usmeritvami in obeti za razvoj alternativne energije. Ugotavljanje ekonomskih in okoljskih koristi uporabe vetrne, sončne, geotermalne, vesoljske, vodikove, vodikovega sulfida energije, biogoriva.

Uvod

Glavne smeri alternativne energije

Alternativni vir energije

Klasifikacija virov

Vetrna energija

Sončna energija

Geotermalna energija

Vesoljska energija

Energija vodika in energija vodikovega sulfida

Biogoriva

Porazdeljena proizvodnja energije

Obeti

Uvod

V toplotni industriji je trenutno več kot 180 tisoč malih in majhnih kotlovnic za individualno ogrevanje s skupno ogrevalno zmogljivostjo 680 milijonov Gcal na leto in porabo goriva 140 milijonov t.e. ali 30 % porabe goriva porabljenega za proizvodnjo toplote.

Delujoče toplotne naprave obnovljivih virov energije (2008):

Solarni sistemi za oskrbo s toploto s površino sončnih kolektorjev do 100 tisoč m2;

Več kot 3000 toplotnih črpalk enotske moči od 4 kW do 8 MW;

Okoli 20 bioenerganov za predelavo živinorejskih in perutninskih odpadkov s proizvodnjo bioplina;

Oskrba z geotermalno toploto v višini 3 milijonov Gcal na leto;

8 sežigalnic odpadkov;

4 komunalne čistilne postaje;

Več kotlovnic na odpadke iz predelave lesa.

Princip pridobivanja toplote se ne razlikuje od principa pridobivanja električne energije, le da je proces en korak krajši.

Skupni delež male in obnovljive energije znaša približno 160 milijonov t.e. na leto ali 17 % domače porabe v letu 1995 (948 mio t.e.).

Kaj združuje malo in obnovljivo energijo? Enotni so kljub bistveno različnim virom (neobnovljivim in obnovljivim) in različnim vplivom na okolje:

1) namenjene neposrednemu zadovoljevanju gospodinjskih in industrijskih potreb ljudi in manjših skupin po električni in toplotni energiji;

2) osredotočenost na lokalne vrste virov;

3) možnost kombinirane uporabe za doseganje varčne in zanesljive oskrbe z energijo.

Za kakšen namen bi bilo treba razvijati te energetske sektorje? Ruska energetska strategija daje odgovor na to vprašanje in razglaša najvišjo prednostno nalogo oskrbe prebivalstva z energijo. Z drugimi besedami, govorimo o zanesljivem zagotavljanju energije, svetlobe, toplote, čiste vode, goriva za kuhanje, poštnih, telegrafskih in telefonskih komunikacij ljudem, ki živijo na območjih avtonomne (decentralizirane) oskrbe z energijo in energetsko pomanjkljivih območjih. In to zadeva 20-30 milijonov ljudi. Te številke dobimo na naslednji način: poglejmo zemljevid Rusije. Območja decentralizirane oskrbe z energijo in neelektrificirana območja predstavljajo približno 70% ozemlja. Neelektrificirana naselja so tudi na območjih centralizirane oskrbe z energijo.

Vseh socialnih problemov pa ni mogoče rešiti z energetskimi strategijami. In niti enega tehničnega problema ta strategija ne bo rešila. Tisti. Obstaja vrsta problemov (tehničnih, ekonomskih, socialnih) in mitov, ki upočasnjujejo razvoj alternativne energije.

alternativna energija- niz obetavnih načinov pridobivanja energije, ki niso tako razširjeni kot tradicionalni, vendar so zanimivi zaradi donosnosti njihove uporabe z majhnim tveganjem škode za ekologijo območja.

Glavne smerialternativna energija

1. vetrna energija

Avtonomni vetrni generatorji

2. sončna energija

solarni grelnik vode

sončni kolektor

Fotovoltaične celice

3. alternativna hidroelektrarna

plimske elektrarne

valovne elektrarne

mini in mikro hidroelektrarne (nameščene predvsem na malih rekah)

slapovske elektrarne

4. geotermalna energija

Termoelektrarne (princip selekcije visokotemperaturne podzemne vode in njene krožne uporabe)

Zemeljski toplotni izmenjevalniki (princip odvzema toplote iz zemlje s toplotno izmenjavo)

5. vesoljska energija

Proizvodnja električne energije v fotovoltaičnih celicah, ki se nahajajo v orbiti Zemlje. Električna energija se bo na zemljo prenašala v obliki mikrovalovnega sevanja.

6. energija vodika in energija vodikovega sulfida

Motorji na vodik (za mehansko energijo)

Gorivne celice (za proizvodnjo električne energije)

7. biogorivo

Proizvodnja biodizla

Proizvodnja metana in sinteznega plina

Proizvodnja bioplina

8. porazdeljena proizvodnja energije

Nov trend v energetiki, povezan s proizvodnjo toplotne in električne energije.

Alternativni vir energije

Alternativni vir energije je metoda, naprava ali struktura, ki omogoča pridobivanje električne energije (ali druge zahtevane vrste energije) in nadomešča tradicionalne vire energije, ki delujejo na nafto, pridobljen zemeljski plin in premog. Namen iskanja alternativnih virov energije je potreba po pridobivanju iz energije obnovljivih ali praktično neizčrpnih naravnih virov in pojavov. Upošteva se lahko tudi prijaznost do okolja in stroškovna učinkovitost.

Klasifikacija virov

Vrsta virov	Pretvori v energijo
Veter	gibanje zračnih mas
Geotermalna	toploto planeta
sončna	elektromagnetno sevanje sonca
Hidroenergija	kapljica vode
Biogorivo	kalorična vrednost obnovljivega goriva (npr. alkohola)

Vetrna energija

Veja energetike, specializirana za uporabo vetrne energije - kinetične energije zračnih mas v ozračju. Energijo vetra uvrščamo med obnovljive oblike energije, saj je posledica delovanja sonca. Vetrna energija je hitro rastoča panoga in konec leta 2008 je skupna instalirana moč vseh vetrnih turbin znašala 120 gigavatov, od leta 2000 pa se je povečala za šestkrat.

Poraba goriva

Vetrni generatorji praktično ne porabijo fosilnih goriv. Delovanje vetrnega generatorja z močjo 1 MW v 20 letih delovanja omogoča prihranek približno 29 tisoč ton premoga ali 92 tisoč sodčkov nafte.

Stroški električne energije

Stroški električne energije, proizvedene z vetrnimi generatorji, so odvisni od hitrosti vetra.

gospodarske težave

Vetrna energija je nereguliran vir energije. Proizvodnja vetrne elektrarne je odvisna od moči vetra, ki je zelo spremenljiv dejavnik. Skladno s tem je oddaja električne energije iz vetrnega generatorja v elektroenergetski sistem zelo neenakomerna tako na dnevni kot na tedenski, mesečni, letni in dolgoročni ravni. Glede na to, da ima sam energetski sistem obremenitvene nehomogenosti (konice in padce porabe energije), ki jih vetrna energija seveda ne more regulirati, vnos pomembnega deleža vetrne energije v energetski sistem prispeva k njegovi destabilizaciji. Jasno je, da vetrna energija zahteva rezervo moči v energetskem sistemu (na primer v obliki plinskih turbinskih elektrarn), pa tudi mehanizme za izravnavo heterogenosti njihove proizvodnje (v obliki hidroelektrarn ali črpalnih elektrarn). akumulacijske elektrarne). Ta lastnost vetrne energije znatno poveča stroške električne energije, prejete od njih.

Majhne posamične vetrne turbine imajo lahko težave z omrežno infrastrukturo, ker so lahko stroški prenosnega voda in stikalne opreme za priključitev na omrežje previsoki. Težavo delno rešimo, če vetrno elektrarno priključimo na lokalno omrežje, kjer so porabniki energije. V tem primeru se uporabi obstoječa elektroenergetska in distribucijska oprema, vetrna elektrarna pa ustvari rezervno moč, s čimer se zmanjša poraba energije lokalnega omrežja od zunaj. Transformatorska postaja in zunanji daljnovod sta manj obremenjena, čeprav je skupna poraba električne energije lahko večja.

Velike vetrne turbine se srečujejo s precejšnjimi težavami pri popravilih, saj je zamenjava velikega dela (lamele, rotorja itd.) na višini več kot 100 m zapleten in drag podvig.

Okoljski vidiki vetrne energije.

1. Emisije v zrak

Vetrni generator z močjo 1 MW zmanjša letne emisije v ozračje za 1800 ton CO2, 9 ton SO2 in 4 tone dušikovih oksidov.

2. Hrup

Vetrne elektrarne proizvajajo dve vrsti hrupa:

mehanski hrup - hrup zaradi delovanja mehanskih in električnih komponent (pri sodobnih vetrnih turbinah ga praktično ni, vendar je pomemben pri vetrnih turbinah starejših modelov)

aerodinamični hrup - hrup zaradi interakcije toka vetra z lopaticami naprave (okrepi se, ko lopatica prehaja mimo stolpa vetrne turbine)

3. Nizkofrekvenčne vibracije

Nizkofrekvenčni tresljaji, ki se prenašajo skozi zemljo, povzročajo opazno ropotanje stekla v hišah na razdalji do 60 m od vetrnih turbin megavatnega razreda.

Stanovanjske stavbe so praviloma oddaljene najmanj 300 m od vetrnih turbin. Na tej razdalji prispevka vetrne turbine k infrazvočnim nihanjem ni več mogoče ločiti od nihanj v ozadju.

4. Glazura rezila

Pri delovanju vetrnih turbin pozimi z visoko zračno vlago je možno nabiranje ledu na lopaticah. Pri zagonu vetrne turbine lahko led odleti na veliko razdaljo. Na območjih, kjer je možna poledica lopatic, so opozorilne table praviloma nameščene na razdalji 150 m od vetrne elektrarne.

Poleg tega so bili v primeru lahkega zaledenitve lopatic opaženi primeri izboljšanja aerodinamičnih lastnosti profila.

5. Vizualni učinek

Vizualni učinek vetrnih turbin je subjektiven dejavnik. Za izboljšanje estetskega videza vetrnih turbin veliko velikih podjetij zaposluje profesionalne oblikovalce. Krajinski arhitekti se ukvarjajo z vizualno utemeljitvijo novih projektov.

6. Raba zemljišča

Turbine zavzemajo le 1% celotne površine vetrnih elektrarn. Na 99 % površine kmetije se je mogoče ukvarjati s kmetijstvom ali drugimi dejavnostmi, kar se dogaja v tako gosto poseljenih državah, kot so Danska, Nizozemska in Nemčija. Temelj vetrne turbine, ki meri v premeru približno 10 m, je običajno popolnoma pod zemljo, kar omogoča, da se kmetijska uporaba razširi skoraj do samega vznožja stolpa. Zemljišča so v najemu, kar kmetom omogoča dodaten zaslužek.

7. Radijske motnje

Kovinske strukture v vetrni turbini, zlasti tiste v lopaticah, lahko povzročijo znatne motnje pri radijskem sprejemu. Večja kot je vetrna turbina, več motenj lahko povzroči. V nekaterih primerih je za rešitev težave potrebno namestiti dodatne repetitorje.

8. Poškodbe živali in ptic

9. Raba vodnih virov

Za razliko od tradicionalnih termoelektrarn vetrne elektrarne ne uporabljajo vode, kar lahko bistveno zmanjša obremenitev vodnih virov.

Sončna energija

prejemanje energije od sonca.

Na voljo je več tehnologij sončne energije. Pridobivanje električne energije iz sončnih žarkov ne povzroča škodljivih izpustov v ozračje, malo škode pa povzroča tudi proizvodnja standardnih silikonskih baterij. Toda obsežno proizvodnjo večplastnih celic z uporabo eksotičnih materialov, kot sta galijev arzenid ali kadmijev sulfid, spremljajo škodljive emisije.

Sončne baterije imajo številne prednosti: lahko jih postavite na strehe hiš, ob avtocestah, jih je enostavno preoblikovati in jih uporabljate v oddaljenih območjih.

Glavni razlog za zadrževanje uporabe sončnih kolektorjev je njihova visoka cena. Trenutni strošek sončne energije je 4,5 dolarja. za 1 W moči in posledično je cena 1 kWh električne energije 6-krat dražja od energije, pridobljene s tradicionalnim zgorevanjem goriva. Za ogrevanje stanovanj je mogoče uporabiti sončno energijo.

Vendar pa v naših razmerah 80 % sončne energije nastane poleti, ko doma ni treba ogrevati, poleg tega pa je premalo sončnih dni na leto, da bi bila uporaba sončnih kolektorjev ekonomsko izvedljiva. .

Hidroenergija

To je uporaba energije naravnega gibanja, tj. tokovi, vodne mase v kanalskih vodotokih in plimovanje. Najpogosteje uporabljena energija je padajoča voda.

HIDROELEKTRARNA (diagram)

Jez tvori zbiralnik, ki zagotavlja stalen pretok vode. Voda vstopi v zajem vode in skozi tlačni vod vrti hidravlično turbino, ki poganja hidrogenerator. Izhodno napetost hidrogeneratorjev povečajo transformatorji za prenos do razdelilnih postaj in nato do porabnikov.

Geotermalna energija

Proizvodnja električne energije, pa tudi toplotne energije, z uporabo toplotne energije, ki je v zemeljskem drobovju. Običajno se nanaša na alternativne vire energije, obnovljive vire energije.

V vulkanskih območjih se krožeča voda pregreje nad temperaturo vrelišča na razmeroma majhnih globinah in se skozi razpoke dvigne na površje, včasih pa se kaže v obliki gejzirjev. Dostop do podzemnih toplih voda je možen z globokim vrtanjem vrtin. Pogostejše od parne termike so suhe visokotemperaturne kamnine, katerih energija je na voljo z vbrizgavanjem in kasnejšim odvzemom pregrete vode iz njih. Visoki skalni horizonti s temperaturami pod 100°C so pogosti tudi na številnih geološko neaktivnih območjih, zato velja, da je uporaba geoterm kot vira toplote najbolj obetavna.

Razvrstitev geotermalnih voda

b Po temperaturi

b Glede na mineralizacijo (suhi ostanek)

b Kar zadeva splošno trdoto, zelo

b Glede na kislost, pH

b Po plinski sestavi

b Glede na nasičenost s plinom

Posebnosti

Stroški električne energije v ruskih hidroelektrarnah so več kot dvakrat nižji kot v termoelektrarnah.

Hidroelektrične generatorje je mogoče vklopiti in izklopiti precej hitro, odvisno od porabe energije

Obnovljivi vir energije

Bistveno manjši vpliv na zračno okolje kot druge vrste elektrarn

Gradnja hidroelektrarn je običajno bolj kapitalsko intenzivna

Učinkovite hidroelektrarne so pogosto bolj oddaljene od porabnikov

Rezervoarji pogosto zasedajo velike površine

Jezovi pogosto spreminjajo naravo ribištva, saj zavirajo prehod rib selivk do drstišč, pogosto pa prispevajo k povečanju staleža rib v samem akumulacijskem jezeru in izvajanju ribogojstva.

Hidroelektrarne delimo glede na proizvedeno moč:

zmogljivi - proizvajajo od 25 MW do 250 MW in več;

srednja - do 25 MW;

male hidroelektrarne - do 5 MW.

Moč hidroelektrarne je neposredno odvisna od tlaka vode, pa tudi od učinkovitosti uporabljenega generatorja. Zaradi dejstva, da se gladina vode v skladu z naravnimi zakoni nenehno spreminja, odvisno od letnega časa, pa tudi zaradi številnih drugih razlogov, je običajno vzeti ciklično moč kot izraz moči hidroelektrarne. . Na primer, obstajajo letni, mesečni, tedenski ali dnevni cikli obratovanja hidroelektrarne.

Hidroelektrarne delimo tudi glede na največji izkoristek vodnega tlaka:

visok tlak - več kot 60 m;

srednjetlačni - od 25 m;

nizek tlak - od 3 do 25 m.

Glede na vodni tlak se v hidroelektrarnah uporabljajo različne vrste turbin. Za visok pritisk- vedro in radialno-aksialne turbine s kovinskimi spiralnimi komorami. Pri srednjem pritisku V hidroelektrarnah so nameščene rotacijske in radialno-aksialne turbine, pri nizkem tlaku- turbine z rotacijskimi lopaticami v armiranobetonskih komorah. Princip delovanja vseh vrst turbin je podoben - voda pod pritiskom (vodni tlak) vstopa v lopatice turbine, ki se začnejo vrteti. Mehanska energija se tako prenaša v hidrogenerator, ki proizvaja elektriko. Turbine se razlikujejo po nekaterih tehničnih značilnostih, kot tudi komorah - železnih ali armiranobetonskih, in so zasnovane za različne pritiske vode.

Hidroelektrarne se delijo tudi glede na načelo izrabe naravnih virov in s tem posledično koncentracijo vode. Tu lahko ločimo naslednje hidroelektrarne:

Rpogojne in zajezitvene hidroelektrarne. To so najpogostejši tipi hidroelektrarn. Pritisk vode v njih nastane z namestitvijo jezu, ki popolnoma blokira reko ali dvigne gladino vode v njej na zahtevano raven. Takšne hidroelektrarne so zgrajene na visokovodnih ravninskih rekah, pa tudi na gorskih rekah, kjer je struga ožja in bolj stisnjena.

pLotinske hidroelektrarne. Gradijo se pri višjih vodnih pritiskih. V tem primeru je reka popolnoma pregrajena z jezom, sama zgradba hidroelektrarne pa se nahaja za jezom, v njegovem spodnjem delu. Voda se v tem primeru v turbine dovaja skozi posebne tlačne tunele in ne neposredno, kot pri pretočnih hidroelektrarnah.

Ddrenažne hidroelektrarne. Takšne elektrarne gradijo na mestih, kjer je naklon reke velik. Zahtevana koncentracija vode v tovrstni hidroelektrarni se ustvari z preusmeritvijo. Voda se iz struge odvaja s posebnimi drenažnimi sistemi. Slednje so zravnane, njihov naklon pa je precej manjši od povprečnega naklona reke. Posledično se voda dovaja neposredno v zgradbo hidroelektrarne. Obtočne hidroelektrarne so lahko različnih tipov, netlačne ali s tlačnim odvodom. Pri tlačni preusmeritvi je vodovod položen z velikim vzdolžnim naklonom. V drugem primeru se na začetku preusmeritve na reki ustvari višji jez in ustvari rezervoar - ta shema se imenuje tudi mešana preusmeritev, saj se uporabljata obe metodi ustvarjanja zahtevane koncentracije vode.

Gčrpalne elektrarne. Takšne črpalne elektrarne so sposobne akumulirati proizvedeno električno energijo in jo dati v uporabo v času koničnih obremenitev. Princip delovanja takšnih elektrarn je naslednji: v določenih trenutkih (izven koničnih obremenitev) agregati ČHE delujejo kot črpalke in črpajo vodo v posebej opremljene zgornje bazene. Ko se pojavi potreba, voda iz njih vstopi v tlačni cevovod in v skladu s tem poganja dodatne turbine.

Hidroelektrarne, odvisno od njihovega namena, lahko vključujejo tudi dodatne strukture, kot so zapornice ali ladijska dvigala, ki olajšajo plovbo skozi akumulacijo, prehode za ribe, objekte za zajemanje vode, ki se uporabljajo za namakanje, in še veliko več.

Vrednost hidroelektrarne je v tem, da za proizvodnjo električne energije uporablja obnovljive naravne vire. Ker za hidroelektrarne ni potrebe po dodatnem gorivu, je končni strošek proizvedene električne energije bistveno nižji kot pri uporabi drugih vrst elektrarn.

Glavna področja uporabe in prednosti novih vesoljskih energetskih sistemov

Vesoljska energija

Astronavtika in raziskovanje vesolja brez goriva.

Obstaja realna možnost uporabe teh naprav v ionosferah drugih planetov in njihovih satelitov, saj je že ugotovljeno, da se v mnogih obkrožnih prostorih že nahaja ogromna doslej neizkoriščena obnovljiva električna energija gibajočih se nabitih delcev naravne plazme v magnetosferi planetov. koncentrirana in nenehno dopolnjena s Sonca, na primer na Marsu, Saturnu, Jupitru, Io. Takšna nova energija je povsem resnična in takšna orbitalna astronavtika s posadko brez goriva bo znatno znižala stroške raziskovanja vesolja.

Reševanje globalnih okoljskih problemov.

Uporaba obnovljive energije iz naravne elektrike in magnetizma za potrebe astronavtike in energetike bo bistveno izboljšala globalno ekologijo planeta in zmanjšala njen vpliv astronavtike in planetarne energije kot celote, saj takrat ne bo potrebe po pogostem izvajanju izstrelitev nosilnih raket in kurjenje surovin in goriva na planetu.

Poceni in hitre svetovne vesoljske komunikacije.

Orbitalna astronavtika brez goriva lahko močno zmanjša stroške in poveča hitrost vseh vesoljskih komunikacijskih in telekomunikacijskih sistemov.

Nadzor vremena in številnih naravnih planetarnih pojavov.

Odprava in zmanjšanje moči številnih planetarnih naravnih pojavov.

Zahvaljujoč koristni uporabi majhnega dela nenehno obnovljive energije iz Sonca, naravnih virov električne energije v bližnjem vesolju, postane ustvarjanje nove okolju prijazne energije brez goriva in orbitalne astronavtike brez goriva možno in obetavno. Posledično se bo ekologija planeta bistveno izboljšala. Na podlagi takšne vesoljske energije in astronavtike brez goriva se bo zgodila revolucija v vseh sistemih za prenos informacij. Postali bodo popolnoma brezžični in poceni za delovanje. Prišlo bo namreč do močnega znižanja cen ter povečanja njihove hitrosti in zmogljivosti, saj zdaj prav telefonske komunikacije upočasnjujejo napredek v komunikacijskih sistemih. Vesoljska energija brez goriva bo omogočila preprečitev številnih naravnih nepravilnosti in naravnih pojavov in nesreč. Tako nova vesoljska energija in astronavtika brez goriva odpirata nova obzorja za človeški napredek.

Vodikova energijain energija vodikovega sulfida

Usmeritev proizvodnje in porabe energije s strani človeštva, ki temelji na uporabi vodika kot sredstva za kopičenje, transport in porabo energije s strani ljudi, prometne infrastrukture in različnih proizvodnih področij. Kot najpogostejši element na zemeljskem površju in v vesolju je izbran vodik, zgorevalna toplota vodika je največja, produkt zgorevanja v kisiku pa je voda (ki se ponovno vnaša v kroženje vodikove energije).

Proizvodnja vodika

Trenutno obstaja veliko metod za industrijsko proizvodnjo vodika. Vse cene so za ZDA, 2004.

Parni reforming zemeljskega plina/metana

Trenutno se s to metodo proizvede približno polovica vsega vodika. Vodna para pri temperaturi 700-1000 °C se pod tlakom v prisotnosti katalizatorja pomeša z metanom. Cena postopka je 2-5 dolarjev na kilogram vodika. V prihodnosti se lahko cena zniža na 2–2,50 USD, vključno s pošiljanjem in skladiščenjem.

Uplinjanje premoga.

Najstarejši način pridobivanja vodika. Premog segrevamo z vodno paro na temperaturo 800-1300 °C brez dostopa zraka. Prvi plinski generator je bil zgrajen v Veliki Britaniji v 40. letih 19. stoletja. Električno energijo bodo proizvajale gorivne celice, ki bodo kot gorivo uporabljale vodik, ki nastaja med uplinjanjem premoga.

Decembra 2007 je bilo določeno mesto za izgradnjo prve pilotne elektrarne projekta FutureGen. V Illinoisu bodo zgradili 275 MW elektrarno. Skupna vrednost projekta je 1,2 milijarde dolarjev, elektrarna pa bo zajemala in hranila do 90 % CO2.

Iz jedrske energijeII

Uporaba atomske energije za pridobivanje vodika je mogoča v različnih procesih: kemijski, vodni elektrolizi, visokotemperaturni elektrolizi.

Cena postopka je 2,33 $ na kilogram vodika. Potekajo dela za ustvarjanje naslednje generacije jedrskih elektrarn. Raziskovalni laboratorij INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) (ZDA) napoveduje, da bo en agregat jedrske elektrarne naslednje generacije dnevno proizvedel vodik, ki ustreza 750 tisoč litrom bencina.

Elektroliza vode

H2O+energija = 2H2+O2

V gorivni celici pride do obratne reakcije. Cena postopka je 6-7 $ na kilogram vodika pri uporabi električne energije iz industrijskega omrežja

V prihodnosti je možno znižanje na 4 $ na kilogram.

7-11 $ za kilogram vodika z uporabo električne energije, pridobljene iz vetrnih generatorjev.

V prihodnosti je možno znižanje na 3 $ na kilogram.

10-30 $ za kilogram vodika z uporabo sončne energije. V prihodnosti je možno znižanje na 3-4 $ na kilogram.

Vodik iz biomase.

Vodik pridobivamo iz biomase s termokemičnimi ali biokemičnimi metodami. S termokemijsko metodo se biomasa brez kisika segreje na temperaturo 500-800 °C (za lesne odpadke), kar je precej nižje od temperature procesa uplinjanja premoga. Kot rezultat procesa se sproščajo H2, CO in CH4.

Cena postopka je 5-7 dolarjev na kilogram vodika. V prihodnosti je možno znižanje na 1,0-3,0 USD.

V biokemičnem procesu vodik proizvajajo različne bakterije, na primer Rodobacter speriodes.

Znižanje cene vodika je mogoče z izgradnjo infrastrukture za dostavo in skladiščenje vodika. Z manjšimi spremembami je vodik mogoče transportirati po obstoječih plinovodih.

Vodik se trenutno uporablja predvsem v tehnoloških procesih za proizvodnjo bencina in za proizvodnjo amoniaka. ZDA letno proizvedejo približno 11 milijonov ton vodika, kar je dovolj za letno porabo približno 35-40 milijonov avtomobilov.

Ameriško ministrstvo za energijo (DoE) napoveduje, da se bodo stroški vodika do leta 2015 izenačili s stroški bencina.

Biogoriva

To gorivo je narejeno iz bioloških surovin, običajno pridobljenih s predelavo stebel sladkornega trsa ali semen ogrščice, koruze in soje. Obstajajo tudi projekti različnih stopenj zrelosti, namenjeni proizvodnji biogoriv iz celuloze in različnih vrst organskih odpadkov, vendar so te tehnologije v zgodnjih fazah razvoja oziroma komercializacije. Obstajajo tekoča biogoriva (za motorje z notranjim izgorevanjem, npr. etanol, metanol, biodizel), trdna biogoriva (drva, slama) in plinasta (bioplin, vodik).

Biodizel- goriva na osnovi maščob živalskega, rastlinskega in mikrobnega izvora ter produkti njihovega zaestrenja.

Za proizvodnjo biodizla se uporabljajo rastlinske ali živalske maščobe. Surovine so lahko repično, sojino, palmovo, kokosovo ali katerokoli drugo surovo olje ter odpadki živilske industrije. Razvijajo se tehnologije za proizvodnjo biodizla iz alg.

Bioplin- produkt fermentacije organskih odpadkov (biomase), ki je zmes metana in ogljikovega dioksida. Razgradnja biomase poteka pod vplivom bakterij iz razreda metanogenov.

biovodik- vodik, pridobljen iz biomase na termokemične, biokemične ali druge načine, na primer iz alg.

Ekonomski učinek

Po ocenah Merrill Lyncha bo prenehanje proizvodnje biogoriv povzročilo 15-odstotno zvišanje cen nafte in bencina.

Porazdeljena proizvodnja energije

(angleško: Distributed power production) - koncept porazdeljenih virov energije pomeni prisotnost številnih porabnikov, ki proizvajajo toplotno in električno energijo za lastne potrebe, svoje presežke pa usmerjajo v skupno omrežje.

Trenutno industrializirane države proizvajajo večino električne energije centralno, v velikih elektrarnah, kot so elektrarne na premog, jedrske elektrarne, hidroelektrarne ali elektrarne na zemeljski plin. Takšne elektrarne imajo odlično ekonomičnost, vendar običajno prenašajo električno energijo na velike razdalje. Gradnjo večine od njih so določali različni ekonomski, okoljski, geografski in geološki dejavniki ter varnostne in okoljske zahteve. Na primer, elektrarne na premog so zgrajene stran od mest, da preprečijo, da bi resno onesnaženje zraka prizadelo prebivalce. Nekateri so zgrajeni v bližini premogovnih polj, da bi zmanjšali stroške prevoza premoga. Hidroelektrarne morajo biti postavljene na mestih z zadostno energijsko vsebnostjo (razlika v nivojih pretoka vode). Večina elektrarn je predaleč, da bi uporabili odpadno toploto za ogrevanje zgradb. Nizko onesnaževanje je ključna prednost kombiniranih elektrarn na zemeljski plin. To jim omogoča, da so dovolj blizu mesta za daljinsko ogrevanje in hlajenje. Drug pristop je porazdeljena proizvodnja električne energije. Hkrati se zmanjšajo izgube električne energije pri transportu zaradi največje bližine elektroagregatov porabnikom električne energije, vse do njihove lokacije v isti zgradbi. Ta pristop vodi tudi do zmanjšanja števila in dolžine daljnovodov, ki jih je treba zgraditi. Za običajno porazdeljeno proizvodnjo električne energije so značilni nizki stroški vzdrževanja, nizko onesnaževanje in visoka učinkovitost. Združenje razpršenih proizvajalcev energije lahko deluje kot virtualna termoelektrarna. Izraz "decentralizirana proizvodnja energije" se lahko uporablja kot sinonim, ki ne odraža posebne značilnosti - prisotnost skupnega omrežja za izmenjavo električne in toplotne energije. V okviru koncepta decentralizirane proizvodnje električne energije je možno skupno elektroenergetsko omrežje in sistem lokalnih kotlovnic, ki proizvajajo izključno toplotno energijo za potrebe naselja/podjetja/soseske.

Obeti

Obnovljivi (alternativni) viri energije predstavljajo le približno 1 % svetovne proizvodnje električne energije. Govorimo predvsem o geotermalnih elektrarnah (GeoTES), ki proizvedejo precejšen del električne energije v državah Srednje Amerike, Filipinih in Islandiji; Islandija je tudi primer države, kjer termalne vode pogosto uporabljajo za ogrevanje.

· Elektrarne na plimovanje (TPP) so trenutno na voljo le v nekaj državah – Franciji, Veliki Britaniji, Kanadi, Rusiji, Indiji, na Kitajskem.

· Sončne elektrarne (SPE) delujejo v več kot 30 državah.

· V zadnjem času številne države širijo uporabo vetrnih elektrarn (VE). Največ jih je v zahodnoevropskih državah (Danska, Nemčija, Velika Britanija, Nizozemska), ZDA, Indiji in na Kitajskem.

· Etilni alkohol se vse bolj uporablja kot gorivo v Braziliji in drugih državah.

Obeti za uporabo obnovljivih virov energije so povezani z njihovo okolju prijaznostjo, nizkimi obratovalnimi stroški in grozečim pomanjkanjem goriv v tradicionalni energiji.

Po napovedih Evropske komisije bo do leta 2020 v državah EU na področju obnovljivih virov energije ustvarjenih 2,8 milijona delovnih mest. Industrija obnovljivih virov energije bo ustvarila 1,1 % BDP.

Zaključek

Ruski trg ima ogromen potencial pri razvoju alternativnih vrst energije in lahko v prihodnosti postane eden ključnih akterjev na svetovnem trgu alternativne energije.

Žal je pri nas veliko projektov za razvoj alternativne energetike ekonomsko neizvedljivih.

Vendar pa analiza ruskega kmetijskega sektorja kaže, da bioplinske tehnologije niso le ekonomsko upravičene, ampak lahko tudi ustvarijo pogoje za intenzivnejši razvoj kmetijstva v Ruski federaciji, rešijo problem kmetijskih odpadkov in slabe razvitosti energetske infrastrukture na podeželju. področja.

Ruski kmetijsko-industrijski kompleks se danes sooča s problemom recikliranja ogromnih količin odpadkov - najpogosteje jih preprosto odstranijo s kmetijskih površin in shranijo. To vodi do problemov zakisljevanja tal, odtujevanja kmetijskih zemljišč (več kot 2 milijona hektarjev kmetijskih zemljišč se uporablja za skladiščenje gnoja), onesnaževanja podtalnice in izpustov metana, toplogrednega plina, v ozračje. Če si državna raven zada nalogo intenzivnega razvoja kmetijstva z visoko stopnjo učinkovitosti in globine predelave, je treba ta problem rešiti.