Brez katastrof. Brez podnebju škodljivih emisij ogljikovega dioksida. Obnovljivi viri energije so okolju prijazna in varna alternativa jedrski energiji. Uporaba obnovljivih virov energije je iz leta v leto bolj donosna.
Strokovnjaki Greenpeacea in drugi napovedujejo, da bodo obnovljivi viri energije do leta 2030 zadostili 40 % svetovnega povpraševanja po energiji in do 80 % povpraševanja do sredine stoletja. Poleg tega bi lahko do leta 2050 svet 100 % svoje električne energije pridobival iz obnovljivih virov.
Noben energetski sektor ne raste tako hitro kot vetrna in sončna energija. Vsako leto zrastejo za 30% - 35%.
Tukaj je le nekaj primerov, kako alternativni viri energije osvajajo svet:
Skoraj polovica vseh na novo zagnanih zmogljivosti v elektroenergetiki predstavljajo naprave na obnovljive vire energije.
V sončni elektrarni (fotovoltaika) je bilo leta 2010 predanih 16.000 MW, skupna instalirana moč je dosegla 40.000 megavatov.
V letu 2009 je vetrna energija izpodrinila premog s tretjega mesta po količini proizvedene električne energije.
Leta 2010 je Kitajska gradila približno eno vetrno turbino na uro. Vsakih 8 ur Kitajska uvede enako količino vetrne energije, kot je v celotni Rusiji - 15 MW.
Svetovna zmogljivost vetrne energije se je leta 2010 povečala za 35.800 MW, tako da je skupna zmogljivost vetrne energije dosegla 194.400 MW. Naložbe v nove vetrne turbine so v letu 2010 znašale 47,3 milijarde evrov.
10 % celotnega povpraševanja Nove Zelandije po energiji pokriva geotermalna energija.
V samo 5 letih se je delež obnovljive energije na Portugalskem povečal s 15 % na 45 %.
Do sredine stoletja bodo obnovljivi viri energije oskrbovali ves svet z elektriko
Greenpeace že dolgo prepričuje svetovno javnost, da bodo v bližnji prihodnosti obnovljivi viri energije lahko oskrbovali svet z elektriko. Trenutno je delež obnovljivih virov energije v svetovni proizvodnji toplote 24 %, električne energije – 18 %. Preostalih 80 % svetovne električne energije prihaja iz izgorevanja fosilnih goriv. Vendar se bo ta slika v bližnji prihodnosti močno spremenila.
Leta 2011 sta Greenpeace in Evropsko združenje fotovoltaične industrije (EPIA) objavila skupno poročilo o sončni energiji. Po njihovih izračunih bi lahko sončna energija Evropi do leta 2020 zagotovila 12 % vse električne energije, ki jo potrebuje, do leta 2030 pa 9 % svetovnega povpraševanja.
Kar zadeva vetrno energijo, bodo vetrne elektrarne do leta 2030 zagotavljale do 22 % svetovne električne energije, napovedujejo avtorji poročila. Global Wind Energy Outlook 2010, ki ga je objavil Global Wind Energy Council v sodelovanju z Greenpeaceom.
Obstajajo tudi druge študije, ki podpirajo te ugotovitve. Podjetje PricewaterhouseCoopers napoveduje, da bi lahko Evropa in Severna Afrika do leta 2050 prešli na 100-odstotno obnovljivo energijo.
Bistvo vseh raziskav je eno: tehnologije obnovljivih virov energije so na robu gospodarskega preboja. Pojavljajo se novi načini pridobivanja obnovljive energije in temu primerno narašča konkurenca na trgu obnovljivih virov energije. Stroški proizvodnje fotonapetostne (sončne) energije so se v zadnjih nekaj letih močno znižali, do leta 2015 pa bi lahko padli še za 40 %. Vlade mnogih držav aktivno vlagajo v obnovljive vire energije. Leta 2009 je Kitajska prehitela ZDA kot največji vlagatelj v čisto energijo, saj je vložila 34,6 milijarde dolarjev v obnovljivo energijo. Za primerjavo, Rusija letno porabi približno 3 milijarde dolarjev za gradnjo novih jedrskih elektrarn.
Alternativna energija v Rusiji
Če ne upoštevamo velikih hidroelektrarn, je v Rusiji delež obnovljivih virov energije v proizvodnji električne energije približno 1%. Delež obnovljivih virov energije v toplotni energiji je nekoliko večji - okoli 2 %. To pomeni, da večina (90 %) vse primarne energije, proizvedene v Rusiji, še vedno prihaja iz premoga, nafte in plina.
Potencial alternativne energije v Rusiji je zelo velik. Iz obnovljivih virov bi lahko pridobili do četrtine vse energije, ki jo država potrebuje. Brez škode za gospodarstvo, ker Rusija že ima vse potrebne tehnologije in sredstva.
A za to je treba prenehati subvencionirati tradicionalno energetiko, predvsem gradnjo novih jedrskih elektrarn in velikih hidroelektrarn. Samo jedrska energija letno prejme do 100 milijard rubljev brezplačne finančne pomoči iz zveznega proračuna za gradnjo novih jedrskih elektrarn. Če bo država vlagateljem zagotovila stabilen dohodek od naložb v obnovljive vire energije (z davčnimi olajšavami in drugimi mehanizmi finančne podpore), bosta vetrna in sončna energija resno konkurirali premogu in jedrski energiji.
Scenarij, ki ga je razvil Greenpeace, je realen. To dokazujejo izkušnje drugih držav. Kitajska namerava do leta 2020 povečati delež obnovljivih virov energije v elektroenergetiki na 15 %, Egipt na 20 %, Evropska unija pa na 30 %. Žal so načrti ruskih oblasti precej skromnejši - 4,5% namesto povsem dosegljivih 13%.
Jedrsko energijo je tehnološko mogoče nadomestiti z vetrno in sončno energijo. Obstaja primer daleč od sončne Nemčije. Po nesreči v japonski jedrski elektrarni Fukushima-1 je Nemčija ustavila 8 reaktorjev z zmogljivostjo 8,8 GW zaradi inšpekcijskega pregleda in jih nadomestila ne s plinom ali uvoženim gorivom, temveč z vetrno in sončno energijo.
Obnovljivi ali tako imenovani alternativni viri so velik korak naprej v energetski oskrbi človeštva. Edina pomanjkljivost so visoki stroški izvedbe. Investitor se povrne v več letih. Te tehnologije so v zadnjem stoletju dobile velik zagon in zdaj pokrivajo približno 20 % porabe.
Obnovljivi viri so torej naravni viri, ki se lahko naravno hitro obnovijo.
Rezervoar za proizvodnjo bioplina, fotovoltaični paneli in vetrni generator
Tej vključujejo:
- sončna svetloba
- oseka in oseka (posredna uporaba gravitacijske sile lune)
- valovna energija
- veter
- voda teče
- geotermalna toplota
sončna svetloba
Morda najbolj znan, senzacionalen vir alternativne energije v medijih. Največja poraba je bila leta 1958, ko so Američani na svojih satelitih prvič uporabili sončne celice. Danes jih pogosto srečujemo, za nas so postali domač, zlahka prepoznaven pojav.
Načelo ekstrakcije je preprosto. Baterija je sestavljena iz plošče, ki ima dva dela silicija, zložena skupaj. Prva plošča je prevlečena z borom, druga pa s fosforjem. Plast, prevlečena s fosforjem, ima proste elektrone, medtem ko plast, prevlečena z borom, nima elektronov. Pod vplivom žarkov začnejo elektroni premikati delce in med njimi nastane električni tok. Nato se z majhnimi bakrenimi vodniki tok shrani v baterije.
Obstajajo tudi termoelektrarne, v katerih so vodo s koncentriranimi žarki segrevali do vrenja in jo nato porabili. Toda ta metoda ima premalo učinkovitosti, zaradi česar se ne uporablja.
Največja sončna elektrarna v Mojaveju
Pozitivno vezje je:
- Enostavno dostopen na skoraj vseh celinah in koncih sveta
- nizki stroški storitev
- brezšumnost
- enostavnost namestitve
- Enostavnost uporabe
Negativna stran:
- nizko razmerje učinkovitosti, zdaj ne presega 30-40%
- visoki stroški baterij
- velika površina namestitve
Celoten postopek izdelave plošče z lastnimi rokami
Plima in tokovi vode
To je zelo močan, neizčrpen vir. Nekoč se je za uporabo tega naravnega pojava zanimal Jules Verne, iznajdljivi Angleži pa so že v 11. stoletju našega štetja na bregovih gibajočih se voda gradili mline. Recikliranje s pomočjo gravitacijske sile Sonca in Zemljinega satelita Lune ni lahka naloga in ima veliko težav. Kljub stalni sili privlačnosti vesoljskih teles je težko izbrati kraj za gradnjo elektrarne na plimovanje. Upošteva tudi pogostost plimovanja na dan, višino vzpona (variira od 30 cm do 15 m) in tla, na katerih bo zgrajena stavba. 
Druga zanimiva lastnost je neskladje med luninimi in sončnimi dnevi. Lunarni dan je 50 minut krajši, ljudje pa živimo po njem 24 ur. Posledica so časovna neskladja z največjo in minimalno proizvodnjo ter njeno porabo v času najaktivnejše človekove dejavnosti.
Sama plimska elektrarna je precej preprosta. Na izlivu velike reke, ki teče v morje/ocean, se gradi jez. Objekt popolnoma onemogoča promet v obe smeri. V odprtine jezu so nameščene ogromne lopatice, ki ga prepuščajo toku in se vrtijo, generatorji pa proizvajajo elektriko.
Kljub velikim težavam pri namestitvi sistema se dokaj uspešno uporablja po vsem svetu. Zaradi visoke učinkovitosti in majhnega vpliva na okolje jih človeštvo še naprej povečuje po vsem svetu.
PES
Plimska elektrarna (TE) je posebna vrsta hidroelektrarne, ki izkorišča energijo plimovanja in pravzaprav kinetično energijo vrtenja Zemlje. Elektrarne na plimovanje so zgrajene na obalah morja, kjer gravitacijske sile Lune in Sonca dvakrat na dan spremenijo vodno gladino. Nihanja gladine vode ob obali lahko dosežejo 18 metrov. Za pridobivanje energije je zaliv ali rečno ustje blokirano z jezom, v katerem so nameščene hidravlične enote, ki lahko delujejo tako v načinu generatorja kot v načinu črpalke (za črpanje vode v rezervoar za nadaljnje delovanje v odsotnosti plimovanja). V slednjem primeru jih imenujemo črpalne elektrarne.
Povzeto iz Wikipedije, več podrobnosti https://ru.wikipedia.org/wiki/Tidal_power station
Energija valov
Njegova narava je podobna plimi in oseki. Za pridobivanje iz valov obstajajo valovne elektrarne, delo pa temelji na pretvorbi kinetične energije valov v električno energijo.
Morska kača - to je ime delovne naprave. Sestavljen je iz delov, med katerimi so pritrjeni hidravlični bati. V vsakem delu so tudi električni generatorji in hidravlični motorji.
Valovito gibanje vibrira vse te povezave in poganja hidravlične bate, ti pa premikajo olje. Olje se prenaša skozi hidravlične motorje. Ti motorji poganjajo električne generatorje, ki dajejo končni rezultat, proizvodnjo električne energije. Velika pomanjkljivost je nestabilnost mehanizma na nevihtne valove.
Veter
Veter je star, preverjen in zanesljiv vir obnovljive energije. Ljudje so ga uporabljali veliko preden je bil izraz uveden v jadrnicah in mlinih na veter.
Zdaj, zaradi razvoja tehnologije, so vetrni generatorji postali precej močna figura na trgu in zasedajo močan položaj v svoji niši. Konkurenca med proizvajalci jih je prisilila v velika vlaganja v raziskave najoptimalnejšega vetrnega generatorja.
Vetrna energija
Za optimalno delovanje vetrnice se upoštevajo naslednji dejavniki:
- nadmorske višine ali nad tlemi. Kot veste, je območje do dveh kilometrov turbulentno, zračni tokovi, ki se nahajajo zgoraj, močno upočasnijo spodnje. Toda učinek se opazno zmanjša že na nadmorski višini 100 metrov. Poleg tega bo lokacija vetrnice nad 100 metrov povečala dolžino rezila in sprostila prostor pod napravo za človeške dejavnosti in druge komunikacije.
- lokacijo. Najboljša možnost je obala ali morje. Zanimiv podatek! Zdaj se je pojavila vetrna energija na morju. Določene skupine ljudi gradijo vetrne elektrarne v morjih in oceanih ter polagajo napajalne žice na obalah in se tako skrivajo pred davki
- hitrost vetra. Značilnost se izračuna na podlagi povprečja regije. Vetrnica začne delovati pri hitrosti vetra 3 m/s, pri hitrosti nad 25 m/s pa se zasilno izklopi, da ne poškoduje naprave. Optimalna hitrost – 15 m/s
- število rezil. Med raziskovalnim procesom je bilo ugotovljeno, da so tri rezila najbolj učinkovita možnost.
- Os vrtenja
Vodni tokovi
Uporaba vodnih tokov kot obnovljivih virov je zelo razširjena po vsem svetu. Hidroenergija je del gospodarskih komunikacij, ki temeljijo na porabi energije padajoče vode in njeni pretvorbi v električno energijo.
Za izvedbo naloge se uporablja shema jezu ali shema preusmeritve. Njegova osnova je ustvariti ogromen jez za pritisk velikih vodnih mas. Shema preusmeritve porabi manj vode in temelji na umetni preusmeritvi rečne struge v razvod, pritisk pa nastane zaradi razlike v nagibih teh dveh elementov.
Prednosti:
Napake:
- podnebne spremembe na mestu rezervoarja
- poplavljanje obsežnih površin, primernih za življenje in kmetijstvo
- uničenje velikih območij vzpostavljenega ekosistema
- uničenje gnezdišč ptic selivk
- sprememba lastnosti (zaradi upočasnitve toka se škodljive snovi kopičijo na dnu rezervoarja)
Geotermalna toplota
To je panoga, ki temelji na pridobivanju toplote iz energije, ki se nahaja v zemeljskem drobovju na geotermalnih postajah. Relativno mlada plenilska vrsta. Geotermalna proizvodnja uporablja potresno nestabilna območja, v katerih kroženje podzemne vode lava segreje nad vrelišče. Para in voda se dvigata skozi razpoke na površje zemlje in se pojavita v obliki gejzirjev. Za dostop se uporablja tudi globoko vrtanje.
Takšna voda in para sta primerni tako za predelavo kot za neposredno oskrbo s toplo vodo za potrebe prebivalstva. Velika prednost pri uporabi geotermalnih virov je njihova neizčrpnost in neodvisnost od vremenskih razmer in letnih časov. Slaba stran je močna kontaminacija s strupenimi snovmi (kot so fenol, arzen, kadmij, cink, svinec, bor, amoniak).
Geotermalna energija
Podobna vrsta proizvodnje je petrotermalna energija. Z vsakim poglabljanjem 100 metrov v zemeljsko črevo se temperatura dvigne v povprečju za 2,5 °C, ko doseže 5 km. Doseže 125 °C. Za izvedbo problema pridobivanja toplote z uporabo tega dejstva se izvrtata dve globoki vrtini. V eno od njih se črpa voda, ki se segreje in skozi drugo dvigne skozi sosednji kanal. Zdaj je predstavljena vrsta eksperimentalna, rešuje se vprašanje njene donosnosti.
Narava nam je dala ogromno virov, vse kar moramo storiti je, da z njimi pravilno ravnamo. Njihova prednost pred klasičnimi je prijaznost do okolja.
Po zveznem zakonu o elektrogospodarstvu med obnovljive vire energije (OVE) sodijo: sončna energija, energija vetra, energija vode, vključno z energijo odpadnih voda (razen če se ta energija uporablja v črpalnih elektrarnah), energija plimovanja, energija valov. vodnih teles, vključno z rezervoarji, rekami, morji, oceani; geotermalna energija z uporabo naravnih podzemnih hladil, nizko potencialna toplotna energija zemlje, zraka, vode z uporabo posebnih hladil; biomasa, ki vključuje rastline, posebej vzgojene za pridobivanje energije, vključno z drevesi, ter odpadke iz proizvodnje in porabe, razen odpadkov, ki nastanejo pri uporabi ogljikovodikovih surovin in goriv; bioplin, plin, ki ga sproščajo industrijski in potrošniški odpadki na odlagališčih takih odpadkov, plin, ki nastane pri premogovništvu.
Količine energije iz obnovljivih virov in obstoječe tehnologije danes omogočajo, da človeštvu v celoti zagotovimo potrebno energijo.
Na žalost danes vse možne tehnologije niso ekonomsko upravičene. Zato za oceno zmogljivosti obnovljivih virov energije uporablja tak koncept kot gospodarski potencial. Tako je v Rusiji gospodarski potencial obnovljivih virov energije približno 25 %. Z drugimi besedami, do četrtine vse potrebne energije bi lahko pridobili iz obnovljivih virov na ekonomsko dostopne načine.
OVE ali jedrska energija?
Vodstvo naše države se še naprej zanaša na razvoj jedrske, premogovne in velike hidroelektrarne. Kljub dejstvu, da je sektor obnovljivih virov energije eden najbolj dinamično razvijajočih se sektorjev svetovnega gospodarstva, ruska vlada načrtuje, da bo do leta 2020 le 4,5 % energije prejela iz obnovljivih virov energije.
Hkrati se vlada zaveda, da bodo poceni surovine ogljikovodikov - osnova trenutnega energetskega sektorja v državi - sčasoma izčrpane. Dolgoročno se država zanaša na plutonij in termonuklearno energijo.
Toda plutonijeve tehnologije niso bile razvite z inženirskega vidika in so izjemno nevarne.
Enako velja za termonuklearno energijo. Leta 2007 se je v raziskovalnem središču Cadarache na jugu Francije začela gradnja mednarodnega eksperimentalnega fuzijskega reaktorja. V projektu ITER sodeluje več držav, vključno z Rusijo. Cilj projekta je dokazati možnost komercialne uporabe energije termonuklearne fuzije za pridobivanje električne energije. Tega problema doslej še ni bilo mogoče rešiti. Toda tudi če bo poskus uspešen, bo moč vseh termonuklearnih naprav do leta 2100 po besedah enega od vodij projekta E.P. Velihov, verjetno ne bo presegla 100 GW, kar je zanemarljivo za reševanje energetskega problema človeštva. Za primerjavo: trenutna instalirana moč elektrarn v svetu je približno 4000 GW.
Človeštvo ima edini pravi način za rešitev problema energetske varnosti in ohranjanje podnebja - prehod na obnovljive vire energije z aktivno uporabo tehnologij za varčevanje z energijo. Za tak prehod obstajajo tehnologije in finančni viri.
Kazalniki uporabe obnovljivih virov energije v Rusiji
Danes je celotna instalirana električna moč ruske elektroenergetike 200 GW. Do leta 2020 se lahko v Rusiji zmogljivost elektrarn, ki temeljijo na obnovljivih virih energije¹, po scenariju Greenpeaceove energetske revolucije poveča s skoraj nič na 40 GW². Od tega vetrne postaje - 20 GW, termoelektrarne (TE) na biomaso - 13 GW, ostalo - sončne, geotermalne in male hidroelektrarne.
Prav tako naj bi do leta 2020 elektrarne na obnovljive vire energije proizvedle 13 % električne energije.
Greenpeaceov scenarij je povsem mogoče uresničiti. Na primer, Kitajska namerava do leta 2020 povečati delež obnovljivih virov energije na 15%, Egipt - 20%, Evropska unija - na 30%. Žal so načrti ruskih oblasti precej skromnejši - 4,5%.
Poleg tega lahko v trenutnih gospodarskih razmerah obnovljivi viri energije proizvedejo vsaj 25 % primarne energije. To pomeni, da so cilji Greenpeacea (delež obnovljivih virov energije v proizvodnji primarne energije do leta 2020 14%, v elektroenergetiki pa 13%) povsem dosegljivi.
¹ Velike nižinske hidroelektrarne pri nas ne sodijo med obnovljive vire energije.
² Od tega vetrne elektrarne - 20 GW, termoelektrarne (SPTE) na biomaso - 13 GW, ostalo - sončne, geotermalne in male hidroelektrarne.
MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE FEDERACIJE
"RUSKA DRŽAVNA GEOLOŠKO RAZISKOVALNA UNIVERZA PO IMENU SERGA ORDŽONIKIDZEJA"
Fakulteta za geoekologijo in geografijo
Katedra za ekologijo in ravnanje z okoljem
Pri predmetu “Tehnogeni sistemi in ekoriski”
“Obnovljivi in neobnovljivi viri energije”
1. Obnovljivi viri energije. 4
1.1. Klasifikacija obnovljivih virov energije. 4
1.2. Vetrna energija. 5
1.3. Hidroenergija. 7
1.4 Sončna energija. 9
1.5 Energija iz biomase. enajst
2. Neobnovljivi viri energije. 13
2.1. Predstavniki neobnovljivih virov energije. 14
2.1.3. Zemeljski plin. 17
2.2. Pridobivanje atomske energije. 17
2.2.1. Jedrske elektrarne. 18
2.2.2. Prednosti in slabosti jedrskih elektrarn. 19
2.2.3. Nesreče v jedrskih elektrarnah. 20
Seznam uporabljene literature. 22
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? Po izračunih bodo naftni viri planeta izčrpani do konca tega stoletja. Se pravi, naši vnuki in pravnuki ne bodo imeli s čim pridobivati energije? Sliši se strašljivo. Tudi uporaba tradicionalnih mineralov slabo vpliva na okoljske razmere v svetu. Zato človeštvo zdaj vedno bolj razmišlja o alternativnih virih energije. To je pomen tega abstraktnega dela.
Klasifikacija obnovljivih virov energije
Obnovljivi viri energije (OVE) so viri energije stalno obstoječih naravnih procesov na planetu, pa tudi viri energije izdelkov. vitalna dejavnost biocentrov rastlinskega in živalskega izvora.Značilnost obnovljivih virov energije je cikličnost njihovega obnavljanja, kar omogoča uporabo teh virov brez časovnih omejitev.
Običajno obnovljivi viri energije vključujejo energijo sončnega sevanja, vodnih tokov, vetra, biomase, toplotno energijo zgornjih plasti zemeljske skorje in oceanov.
OVE lahko razvrstimo po vrsti energije:
· mehanska energija (vetrna energija in vodni tokovi);
· toplotna in sevalna energija (energija sončnega sevanja in toplota Zemlje);
· kemična energija (energija, ki jo vsebuje biomasa).
Potencialne zmožnosti obnovljivih virov energije so tako rekoč neomejene, vendar nepopolnost tehnologije in tehnologije, pomanjkanje potrebnih konstrukcijskih in drugih materialov še ne omogoča širokega vključevanja obnovljivih virov energije v energetsko bilanco. V zadnjih letih pa je v svetu opazen predvsem znanstveni in tehnološki napredek pri gradnji naprav za izkoriščanje obnovljivih virov energije in predvsem fotovoltaične pretvorbe sončne energije, vetrnih elektrarn in biomase.
Izvedljivost in obseg uporabe obnovljivih virov energije določata predvsem njihova ekonomska učinkovitost in konkurenčnost tradicionalnim energetskim tehnologijam. To je posledica več razlogov:
· Ni potrebe po prevozu;
· OVE so okolju prijazni in ne onesnažujejo okolja;
· Brez stroškov goriva;
· Pod določenimi pogoji se lahko v majhnih avtonomnih energetskih sistemih izkaže, da so OVE ekonomsko donosnejši od tradicionalnih virov;
· V proizvodnji ni potrebe po uporabi vode.
Vetrno energijo ljudje uporabljajo že več kot 6000 tisoč let. Prve enostavne vetrne turbine so uporabljali že v starih časih v Egiptu in na Kitajskem. V Egiptu (blizu Aleksandrije) so ostanki kamnitih bobnastih mlinov na veter, zgrajenih v 2.-1. pr. n. št e. Mline na veter so v Perziji uporabljali za mletje žita že leta 200 pr. e. Tovrstni mlini so bili pogosti v islamskem svetu, v Evropo pa so jih prinesli križarji v 13. stoletju.
Od 13. stoletja naprej so se v zahodni Evropi, predvsem na Nizozemskem, Danskem in v Angliji, razširili vetrni motorji za dvigovanje vode, mletje žita in pogon raznih strojev.
Mline na veter, ki proizvajajo elektriko, so izumili v 19. stoletju na Danskem. Leta 1890 so tam zgradili prvo vetrno elektrarno, leta 1908 pa je bilo že 72 elektrarn z močjo od 5 do 25 kW. Največji med njimi je imel višino stolpa 24 m in štirikrake rotorje s premerom 23 m.
Vendar pa je v začetku 19. in 20. st. NTP je upočasnil razvoj vetrne energije. Minerali, kot sta nafta in plin, so nadomestili veter kot vir energije. Toda človeštvo izčrpava Zemljine naravne vire s tako hitrostjo, da se spet postavlja vprašanje vračanja h koreninam, tj. na novo stopnjo v razvoju vetrne energije.
Najbolj pereče vprašanje vetrne energije je ekonomska učinkovitost vetrnih turbin. Zelo pomembno je izbrati pravo mesto za namestitev enot. Za to obstajajo posebne značilnosti, ki vam omogočajo, da izberete pravo lokacijo. Obalna območja veljajo za najbolj obetavna mesta za pridobivanje energije iz vetra. Farme na morju so zgrajene v morju, na razdalji 10-12 km od obale (in včasih dlje). Stolpi vetrnih turbin imajo temelje iz pilotov, zabitih do globine 30 metrov. Uporabljajo se lahko tudi drugi tipi podvodnih temeljev, kot tudi plavajoči temelji.
Ne pozabite, da je energetska produktivnost odvisna od dveh glavnih dejavnikov: smeri in hitrosti vetra.
Hitrost vetra je glavna ovira za razvoj vetrne energije. Za veter ni značilna le dolgoročna in sezonska spremenljivost. Za zelo kratek čas lahko spreminja hitrost in smer. Deloma kratkotrajna nihanja hitrosti vetra kompenzira vetrna turbina sama, predvsem pri velikih hitrostih vetra, ko začne upočasnjevati svoje vrtenje (običajno po 13-15 m/s). Vendar pa dolgoročne spremembe ali zmanjšanja hitrosti vetra vplivajo na moč vetrne turbine in celotne vetrne elektrarne kot celote. Toda v sodobni vetrni energiji je ta pomanjkljivost zmanjšana z dejstvom, da se spremljanje vetra, ki se začne v fazi pred projektiranjem, izvaja tudi v prihodnosti. Akumulirana baza vetrnih potencialov omogoča napovedovanje moči vetrne elektrarne že v 2. letu obratovanja 24 ur vnaprej z natančnostjo, ki je za električna omrežja dovolj visoka.
Vse vetrne turbine lahko razdelimo na 2 veliki vrsti: z navpično osjo vrtenja rotorja in z vodoravno osjo.
Vetrne elektrarne z navpično osjo vrtenja (na navpični osi je "nameščeno" kolo, na katerega so pritrjene "sprejemne površine" za veter), za razliko od krilnih, lahko delujejo v kateri koli smeri vetra, ne da bi spremenili svoj položaj. Vetrne turbine te skupine so nizke hitrosti, zato ne ustvarjajo veliko hrupa. Uporabljajo večpolne električne generatorje, ki delujejo pri nizkih vrtljajih, kar omogoča uporabo preprostih električnih tokokrogov brez nevarnosti nesreče zaradi naključnega sunka vetra. Glavne pomanjkljivosti takšnih enot so kratko obdobje vrtenja in nizka učinkovitost v primerjavi s horizontalnimi vetrnimi elektrarnami. Stranski učinki delovanja takšnih naprav vključujejo prisotnost nizkofrekvenčnih vibracij, ki nastanejo zaradi neuravnoteženosti rotorja.
Trg vetrne energije je eden najbolj dinamično razvijajočih se na svetu. Njena rast v letu 2009 je bila 31. Do sedaj se je vetrna energija najbolj dinamično razvijala v državah EU, danes pa se ta trend spreminja. V ZDA in Kanadi se povečuje aktivnost, medtem ko se v Aziji in Južni Ameriki pojavljajo novi trgi. V Aziji sta Indija in Kitajska leta 2005 zabeležili rekordno rast.
Trenutno se več kot 300 podjetij ukvarja z industrijsko proizvodnjo VUE. Najbolj razvite industrije so na Danskem, v Nemčiji in ZDA. Serijska proizvodnja vetrnih turbin je razvita na Nizozemskem, v Veliki Britaniji, Italiji in drugih državah.
Človek že dolgo uporablja energijo vode in njenega toka za svoje potrebe. Zato zgodovina hidroelektrarn sega v pradavnino: že stari Grki so z vodnimi kolesi mleli žito. Sčasoma se je tehnologija izboljšala in v 19. stoletju je bila izumljena prva vodna turbina. Ločeno sta ga ustvarila dva znanstvenika: ruski raziskovalec I. Safonov leta 1837 in francoski znanstvenik Fourneuron leta 1834. Vendar M. Dolivo-Dobrovolsky velja za izumitelja hidravlične turbine, lahko bi rekli tudi prve hidroelektrarne. Svoj izum je predstavil na razstavi v Frankfurtu. Sestavljen je bil iz generatorja trifaznega toka, ki ga je vrtela vodna turbina, elektrika, ki jo je proizvajal, pa se je po 170 kilometrov dolgih žicah prenašala na celotno razstavišče. Trenutno vodna energija predstavlja več kot 60 odstotkov vseh obnovljivih virov energije in je najproduktivnejša od vseh (izkoristek sodobnih hidroelektrarn je približno 85-95 %). Po tem se v svetu začne "hidroenergetski razcvet".
Glavna razloga za tako hiter razvoj hidroenergije sta nenehno obnavljanje virov s kroženjem vode v naravi in razmeroma enostavni mehanizmi za pridobivanje same energije. Vendar pa je gradnja in namestitev hidroelektrarn pogosto zelo delovno in kapitalsko intenziven proces. To še posebej velja za gradnjo jezov in kopičenje ogromnih vodnih mas za njimi. Omeniti velja tudi, da je proizvodnja hidroenergije okolju prijazen proces. Toda doslej le majhen del zemeljskega hidroelektričnega potenciala služi ljudem. Vsako leto ogromni potoki vode, ki nastanejo zaradi dežja in taljenja snega, neuporabljeni stečejo v morja. Če bi jih bilo mogoče odložiti s pomočjo jezov, bi človeštvo prejelo dodatno ogromno količino energije.
Če opišemo delovanje hidroelektrarne, je njen princip ustvarjanje energije s pomočjo turbine, ki se vrti s pomočjo vode, ki pada z nedoločene višine. Hidravlična turbina pretvarja energijo vode, ki teče pod tlakom, v mehansko energijo vrtenja gredi. Obstajajo različne izvedbe hidravličnih turbin, ki ustrezajo različnim pretokom in različnim vodnim tlakom, vendar imajo vse samo dve lopatici. Os vrtenja turbine, zasnovane za visok pretok in nizek tlak, je običajno nameščena vodoravno. Takšne turbine imenujemo aksialne ali propelerske turbine. Pri vseh velikih aksialnih turbinah se lopatice rotorja lahko vrtijo v skladu s spremembami tlaka, kar je še posebej dragoceno pri plimskih hidroelektrarnah, ki vedno obratujejo v pogojih spremenljivega tlaka. Turbine so nameščene glede na tlak vodnega toka v hidroelektrarni.
Hidroelektrarne delimo glede na proizvedeno moč:
· Zmogljiv - proizvaja od 25 MW do 250 MW in več;
· Srednje – 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, 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.
Trenutno so vodilne v proizvodnji hidroelektrarn Norveška, Kitajska, Kanada in Rusija. Islandija je vodilna po količini vodne energije na prebivalca.
Sonce je eden največjih virov sevanja v našem vesolju. In zato ni naključje, da energijo zvezd ljudje vedno bolj uporabljamo za predelavo v elektriko. Dejansko ima sevanje Sonca, ki doseže celotno površino Zemlje, ogromno moč 1,2 * 10 14 kW. In včasih je škoda, da se ogromen del te energije zavrže, še posebej, če je njena količina večkrat večja od virov vseh drugih obnovljivih virov energije skupaj. Zato se zadnja leta vse bolj razvija sončna energija, ki izkorišča sončno sevanje za pridobivanje električne energije.
Vendar pa je s pomočjo sončne toplote mogoče ne samo ustvarjati tok, ampak tudi zagotoviti toplotno prevodnost. To je mogoče zaradi sončnih kolektorjev, v katerih se voda segreva s sončnim sevanjem. In zdaj se lahko uporablja za ogrevanje vseh struktur.
Tako kot pri vetrni energiji je tudi pri sončnih elektrarnah zelo pomembna izbira pravega mesta za njihovo postavitev. Ne smemo pozabiti, da sončni žarki premagajo številne ovire, preden dosežejo zemeljsko površje. Najprej so to ozračje, predvsem pa ozonski plašč. Prav po njegovi zaslugi je življenje na Zemlji nasploh možno, saj ne prepušča ultravijoličnega sevanja, ki je škodljivo za vsa živa bitja. Pomembno vlogo igrajo tudi delci vodne pare, prah, plinske nečistoče in drugi aerosoli, ki jih vsebuje ozračje. Delno razpršijo sevanje.
Na splošno je količina sevanja, ki doseže zemeljsko površje, odvisna od:
· Podnebne značilnosti ozemlja;
· Višine sprejemne lokacije nad morsko gladino;
· Višine sonca nad obzorjem itd.
Celotno sevanje, ki doseže Zemljo, je razdeljeno na:
· Neposredno sevanje, ki doseže Zemljo;
Na podlagi teh vrednosti se sestavi skupna sevalna bilanca zemlje, iz katere se določijo najprimernejša mesta za postavitev sončnih postaj.
Lahko jih razvrstimo po:
· Vrsta pretvorbe sončne energije v njene druge vrste - toploto ali elektriko
Koncentracija energije - z ali brez koncentratorjev
· Tehnična zahtevnost - enostavna in kompleksna
Preproste instalacije vključujejo naprave za razsoljevanje, grelnike vode, sušilnike, grelnike v peči itd.
Kompleksne vključujejo naprave, ki pretvarjajo vhodno sončno energijo v električno energijo s pomočjo fotovoltaičnih naprav.
Ena izmed vodilnih pri uporabi sončne energije je Švica. Trenutno država učinkovito razvija program za izgradnjo sončnih elektrarn. Obstaja tudi trend proizvodnje sončnih kolektorjev, nameščenih na strehah stavb ali kot fasade. Takšne naprave lahko nadomestijo 50...70% energije, porabljene za proizvodnjo
Biomasa vključuje vse snovi organskega izvora.
1. Les. Že več tisoč let ljudje uporabljajo drva za ogrevanje, kuhanje in razsvetljavo doma. In ta vrsta proizvodnje energije se še vedno tradicionalno uporablja v majhnih naseljih. Na žalost vse to vodi do enega najpomembnejših problemov na svetu – krčenja gozdov. Vendar se ta problem reši z uporabo energije hitro rastočih dreves, kot so topol, vrba itd.
2. Blato iz čistilnih naprav. Če pomislite, se v vodah, ki jih uporablja človek, skrivajo ogromne zaloge energije. Ko se tekočina usede, nastane ogromna količina trdne snovi, ki lahko ob predelavi anaerobnih bakterij vsebuje okoli 50 % organske snovi. Vendar pa obstajajo velike težave pri čiščenju odpadne vode. Glavna je sušenje teh voda, saj to zahteva veliko toplote, ki lahko po svojih količinskih značilnostih presega teoretične vrednosti energije za popolno zgorevanje usedline. Prav tako ta postopek ni stroškovno učinkovit z okoljskega vidika. Navsezadnje se pri zgorevanju sprosti velika količina ogljikovega dioksida. Najbolj pravilna možnost v tem primeru je proizvodnja metana z uporabo anaerobnih bakterij. Toda naprave za to so zelo nepopolne, zato se ta metoda v sodobnem času ne uporablja široko.
3. Živinorejski odpadki. Živalski iztrebki vsebujejo velike količine organskih snovi, ki jih je mogoče uporabiti za energijo. Vendar pa tako kot pri odpadni vodi tudi gnoj vsebuje veliko vlage, zato njegovo sušenje ni koristno. Potem obstaja še ena možnost - anaerobno gnitje. Z njegovo pomočjo se proizvaja metan, preostale snovi pa se lahko uporabljajo kot gnojila za tla. Vendar je treba zapomniti, da je količina predelane snovi veliko večja v svežem gnoju, zato so za njegovo predelavo ekonomsko donosne potrebne posebne zgradbe, ki vam omogočajo, da zberete vse iztrebke na enem mestu, ne da bi pri tem izgubili svežino.
4. Rastlinski ostanki. Po obiranju vedno ostanejo neuporabljeni deli rastline. Predstavljajo še en vir energije. Vsebujejo celulozo, ogljikov hidrat, ki vsebuje ogljik. Zaradi razmeroma majhne količine vlage v ostankih pri zgorevanju sprostijo veliko energije. Omejitveni dejavnik pri razvoju tega energenta je sezonskost rasti rastlin. Za zagotovitev celoletne uporabe rastlinskih ostankov so potrebni posebni objekti za njihovo rast. Pomembna dejavnika sta tudi potreba po prevozu do mesta predelave in enostavnost spravila pridelkov.
5. Živilski odpadki. Služijo lahko tudi kot vir energije. Še posebej glede na to, da na primer sadni odpadki vsebujejo večjo količino ogljiko vsebujočih sladkorjev kot žitni ostanki, ostanki mesnih izdelkov pa vsebujejo precejšnjo količino beljakovin. Toda prisotnost vlage otežuje pridobivanje energije s sežiganjem odpadkov. Zato je iz njih bolj smotrno pridobivati metan s pomočjo bakterij. Toda tu se pojavi še ena težava: živilski odpadki se uspešno uporabljajo v živinoreji. Zato ta vir v našem času praktično ni razvit. Izjema so le odpadki v obliki semen in lupin ter ostanki sladkornega trsa. Na primer, v državah, kjer raste veliko trsa, se njegovi odpadki uporabljajo za proizvodnjo etanola, ki pri zgorevanju sprosti veliko energije. Najbolj presenetljiv primer so Havajski otoki.
Klasifikacija obnovljivih virov energije
Klasifikacija obnovljivih virov energije MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE FEDERACIJE "RUSKA DRŽAVNA GEOLOŠKO RAZISKOVALNA UNIVERZA IMENOVANA PO SERGU ORDŽONIKIDZEJU"
Vrste obnovljivih virov energije
Obnovljivi viri energije, katerih viri se z uporabo ne zmanjšujejo, so: sončna energija, vetrna energija, hidroenergija, energija plimovanja in valovanja ter energija biomase. Vse te vrste energije so sončnega izvora. Hidroelektrična energija se uporablja v velikih količinah za proizvodnjo električne energije, zato ne sodi med netradicionalne vire, razen malih hidroelektrarn.
Obnovljivi viri energije običajno vključujejo geotermalno energijo - globinsko toploto Zemlje, ki nastane v drobovju Zemlje kot posledica kemičnih reakcij, razpada radioaktivnih elementov in drugih procesov.
Najmočnejši vir obnovljive energije je sončno sevanje. Menijo, da en kvadratni meter zemeljske površine predstavlja v povprečju približno 150 W sončnega sevanja. Moč, ki jo sončni žarki dovajajo na kopno, ki meri 100´100 km 2, je primerljiva z instalirano močjo vseh elektrarn na planetu.
Vendar pa je pretvarjanje sončne energije, pa tudi drugih obnovljivih vrst energije, v električno energijo povezano z visokimi stroški. To je predvsem posledica nizke gostote energije, shranjene v katerem koli obnovljivem viru.
Druga pomanjkljivost obnovljivih virov je neenakomerna oskrba z energijo. Padla je noč ali pa je sonce izginilo za oblake - zaloga energije se je močno zmanjšala.
Kljub temu je danes v svetu uporaba netradicionalnih obnovljivih virov energije (NOVE) dosegla industrijsko raven, kar je opazno v energetskih bilancah številnih držav. Obseg uporabe obnovljivih virov energije v svetu nenehno in intenzivno narašča. Leta 2012 je zmogljivost elektrarn, ki uporabljajo obnovljive vire energije, po podatkih Ruske akademije znanosti znašala 990 GW, kar je več kot zmogljivost vseh jedrskih elektrarn. To področje je eno najbolj dinamično razvijajočih se področij v energetiki. V letu 2012 je obseg investicij v obnovljive vire energije znašal. 244 milijard ameriških dolarjev.
Pomemben zagon razvoju obnovljivih virov energije v številnih zahodnih državah je dala naftna kriza leta 1973, ki je to področje v bistvu prenesla iz faze razpršenega raziskovalnega dela v fazo izvajanja ciljno usmerjenih vladnih raziskovalno-razvojnih programov ter ustvarjanja prototipov in prototipi opreme in demonstracijski objekti za uporabo obnovljivih virov energije. Ta dela so bila del energetsko varčnih ukrepov za zmanjšanje odvisnosti od uvoza naftnih derivatov.
Ko se je naftni trg v 80. letih stabiliziral in so svetovne cene nafte padle, so glavna spodbuda za razvoj obnovljivih virov energije postala okoljska vprašanja, saj je bila okoljska ideologija v tem času trdno zasidrana v javni zavesti razvitih držav. Na splošno se uporaba obnovljivih virov energije obravnava kot alternativna rezervna tehnologija na področju energetike, katere razvoj je nujen, saj ni vnaprej znano, kdaj in kakšne obsežne omejitve se lahko uvedejo za klasična goriva in jedrske energije zaradi vpliva na okolje. Zato je to področje v mnogih državah prepoznano kot eno izmed prednostnih področij v energetskem sektorju. Leta 2012 je imelo 138 držav programe razvoja obnovljivih virov energije.
Razvoj tega področja podpirajo zakonska pravica do priključitve obnovljivih virov energije na električna omrežja energetskih podjetij in prodaja električne energije, davčne olajšave in državni programi financiranja raziskovalnega dela na področju rabe obnovljivih virov energije.
Največjo prioriteto po obsegu financiranja imajo obnovljivi viri energije na osnovi sončne energije (100 milijard dolarjev), sledijo vetrna energija (80 milijard dolarjev), biomasa, zaključujejo seznam male hidroelektrarne in energija oceanov.
Trenutno je skupna instalirana moč sončnih elektrarn več kot 100 GW, geotermalnih elektrarn več kot 6000 MW, vetrnih elektrarn več kot 280 GW, elektrarn na plimovanje pa več kot 250 MW.
Ruski uspehi na tem področju so bolj skromni. In to kljub dejstvu, da je že v 30. letih prejšnjega stoletja v energetskem inštitutu, ustanovljenem na Akademiji znanosti na pobudo G.M. Krzhizhanovsky je začel raziskovati obnovljive vire energije, usmerjene predvsem v uporabo sončne in vetrne energije, v 40. letih pa je bil na inštitutu ustanovljen specializiran laboratorij za raziskave na tem področju.
Ocena gospodarskega potenciala obnovljivih virov energije v Rusiji je približno 250 milijonov ton ekvivalenta goriva. na leto, vključno z geotermalno energijo - 115, malimi hidroelektrarnami - 65, energijo biomase - 35, nizkocenovno toploto - 32, sončno energijo - 12, vetrno energijo - 10.
Vrste obnovljivih virov energije
Vrste obnovljivih virov energije Obnovljivi viri energije, katerih viri se z uporabo ne zmanjšujejo, so: sončna energija, vetrna energija, hidroenergija, energija morja
7 Obnovljivi viri energije
7.1. Obnovljiva energija
Tabela 7.1 - Potencialne zaloge virov energije na Zemlji
Energija fosilnih goriv
Energija sončnih žarkov
Energija morij in oceanov
Energija notranje toplote Zemlje
Evropska skupnost z vidika oskrbe z energijo. Tako kot se količina letno proizvedene električne energije razlikuje po državah članicah EU, je različna tudi vloga posameznih energentov v teh državah.
Tabela 7.2. Alternativni energetski potencial Ukrajine
Kazalo
Inštalirana moč, milijon kW
Proizvodnja električne energije, milijard kWh
Prihranki goriva, milijoni ton v običajnem smislu
sončni kolektorji za oskrbo domov s toplo vodo;
sončne fotovoltaične plošče (zlasti na podeželju);
sončne termoelektrarne (dolgoročno).
Fotovoltaični (sončni) paneli lahko oskrbujejo domove z elektriko. Majhne, enostavno raztegljive plošče lahko proizvajajo elektriko za mesta po vsem svetu brez velikih elektrarn ali električnih kablov. Masivni sklopi takšnih baterij lahko proizvedejo toliko elektrike kot majhna elektrarna. Danes vsaj dva ducata ameriških podjetij uporablja fotovoltaične panele pri svojem delovanju. Leta 1990 je Florida začela prodajati stavbe, ki so bile elektrificirane s sončnimi kolektorji, nameščenimi na njihovih strehah. Čeprav sistemi s sončnimi kolektorji predstavljajo približno eno tretjino stroškov vsakega doma, plačajo sami sebe na računu za elektriko. Nova tehnologija omogoča vgradnjo sončnih kolektorjev v strešni material streh.
Delovna tekočina v kolektorjih je voda, pozimi pa vodno-alkoholna raztopina. Učinkovitost izkoriščanja vpadnega sevanja na sprejemnik je od 20% do 35%, proizvedena električna energija je od 10% do 30% efektivnega vpadnega sevanja. Shematski diagram takšne namestitve je prikazan na sliki 7.4.
Trenutno so bili razviti projekti sončnih stolpov za 12 MW, 100 MW (ZDA), njihovi stroški so bistveno nižji od Salar-1 in obstaja možnost nadaljnjega znižanja stroškov (Southern California Edison Company itd.). Sončne stolpe so zgradili v Španiji (Almeria), na Siciliji (Adrano), v Franciji (Telnes) in na Japonskem (Nio Town), vendar so nekoliko manjši od Salar-1.
7.2.2. Neposredna pretvorba sončne energije v električno
Edina pomanjkljivost solarnih panelov je še vedno njihova razmeroma visoka cena (8-12 centov na kilovatno uro), vendar si številna podjetja prizadevajo znižati stroške izdelave sončnih celic. Nemško podjetje je uspešno preizkusilo solarno-električno okno, razvijajo se tehnologije za namestitev sončnih celic na fasade zgradb in objektov. Kompleksi sončnih celic so idealna tehnologija za elektrifikacijo podeželja. V Indiji so sončne celice nameščene v 38.000 vaseh, v Zimbabveju - v 2.500 vaseh. Več kot 200.000 kompleksov sončnih celic je nameščenih na strehah hiš v Južni Afriki, Šrilanki, Dominikanski republiki in drugih nerazvitih državah, na Norveškem - 50.000, v ZDA - približno 100.000.
7.2.3. Možnosti in perspektive izrabe sončne energije
7.3. Vetrna energija in male hidroelektrarne
7.3.1. Možnosti in perspektive razvoja vetrne energije
Parna vleka še vedno zagotavlja veliko energije, ki jo potrebujemo. Tudi najboljši sodobni jedrski reaktorji so samo...
Značilnosti obnovljivih virov energije in glavni vidiki njihove uporabe v Rusiji
Obnovljiva energija
To so vrste energije, ki se v zemeljski biosferi nenehno obnavljajo. To vključuje energijo sonca, vetra, vode (vključno z odpadno vodo)
VZGOJNI PROBLEM ŠOLE
Valeološka usmeritev izobraževalnega in izobraževalnega procesa v izobraževalni ustanovi
VZGOJNI CILJI ŠOLE
Oblikovati aktivno državljansko stališče, čustva domoljubja in nacionalnega ponosa, pozitiven odnos do raznolikosti kultur.
Izboljšati dejavnosti študentskega samoupravljanja za oblikovanje pozitivnih socialnih lastnosti v procesu dejavnosti in komunikacijske interakcije.
Ustvariti zdravju varčno okolje z izboljšanjem organizacije obštudijskih dejavnosti študentov.
Izboljšati skupno delo družine in šole za vzgojo konkurenčnega, socialno prilagojenega posameznika.
Značilnosti obnovljivih virov energije
in glavne vidike njihove uporabe v Rusiji
1 Obnovljivi viri energije
To so vrste energije, ki se v zemeljski biosferi nenehno obnavljajo. Sem spadajo sončna, vetrna, vodna (vključno z odpadno vodo) energija, razen uporabe te energije v črpalnih elektrarnah. Energija plimovanja in valovanja vodnih teles, vključno z rezervoarji, rekami, morji in oceani. Geotermalna energija z uporabo naravnih podzemnih hladilnih sredstev. Nizka potencialna toplotna energija zemlje, zraka, vode z uporabo posebnih hladilnih sredstev. Biomasa, ki vključuje rastline, posebej vzgojene za proizvodnjo energije, vključno z drevesi, ter odpadke iz proizvodnje in porabe, razen odpadkov, ki nastanejo pri uporabi ogljikovodikovih surovin in goriva. In tudi bioplin; plin, ki ga sproščajo odpadki iz proizvodnje in porabe na odlagališčih teh odpadkov; plin, pridobljen pri rudarjenju premoga.
Teoretično je možna tudi energija, ki temelji na izrabi energije valov, morskih tokov in toplotnega gradienta oceanov (hidroelektrarne z instalirano močjo nad 25 MW). Vendar do zdaj ni dobil distribucije.
Sposobnost obnavljanja virov energije ne pomeni, da je izumljen večni gibalnik. Obnovljivi viri energije (OVE) izkoriščajo energijo sonca, toploto, zemeljsko notranjost in rotacijo Zemlje. Če sonce ugasne, se bo Zemlja ohladila in obnovljivi viri energije ne bodo delovali.
2 Prednosti obnovljivih virov energije v primerjavi s tradicionalnimi
Tradicionalna energetika temelji na uporabi fosilnih goriv, katerih zaloge so omejene. Odvisno je od obsega zalog in ravni cen za to, tržnih razmer.
Obnovljiva energija temelji na raznovrstnih naravnih virih, kar nam omogoča ohranjanje neobnovljivih virov in njihovo uporabo v drugih sektorjih gospodarstva ter ohranjanje okolju prijazne energije za prihodnje generacije.
Neodvisnost obnovljivih virov energije od goriva zagotavlja energetsko varnost države in stabilnost cen električne energije
OVE so okolju prijazni: pri njihovem obratovanju praktično ni odpadkov in emisij onesnaževal v ozračje ali vodna telesa. S pridobivanjem, predelavo in transportom fosilnih goriv ni povezanih okoljskih stroškov.
V večini primerov so elektrarne na OVE enostavno avtomatizirane in lahko delujejo brez neposrednega človekovega posredovanja.
Tehnologije obnovljivih virov energije uveljavljajo najnovejše dosežke številnih znanstvenih področij in industrij: meteorologija, aerodinamika, elektroenergetika, termoenergetika, gradnja generatorjev in turbin, mikroelektronika, močnostna elektronika, nanotehnologija, znanost o materialih itd. Razvoj visokotehnoloških tehnologij omogoča ustvarjanje dodatnih delovnih mest z ohranjanjem in širitvijo znanstvene, proizvodne in operativne energetske infrastrukture ter izvozom visokotehnološke opreme.
3 Najpogostejši obnovljivi viri energije
Tako v Rusiji kot v svetu je to 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.
Delež sončne energije je razmeroma majhen (približno 0,1 % svetovne proizvodnje električne energije), vendar ima pozitiven trend rasti.
Geotermalna energija je lokalnega pomena. Zlasti na Islandiji takšne elektrarne proizvedejo približno 25 % električne energije.
Energija plimovanja še ni doživela pomembnega razvoja in jo predstavlja več pilotnih projektov.
4 Stanje obnovljivih virov energije v Rusiji
To vrsto energije v Rusiji predstavljajo predvsem velike hidroelektrarne, ki zagotavljajo približno 19% proizvodnje električne energije v državi. Druge vrste obnovljivih virov energije v Rusiji so še vedno slabo vidne, čeprav so v nekaterih regijah, na primer na Kamčatki in Kurilskih otokih, pomembne v lokalnih energetskih sistemih. Skupna moč malih hidroelektrarn je približno 250 MW, geotermalnih elektrarn - približno 80 MW. Vetrna energija je pozicionirana z več pilotnimi projekti s skupno močjo manj kot 13 MW. Energija plimovanja je omejena z zmogljivostmi eksperimentalne TE Kislogubskaya.
Pregled obnovljivih virov energije
5 Sončna energija
Sončna energija je uporaba sončnega sevanja za proizvodnjo energije v kateri koli obliki. Sončna energija izkorišča obnovljiv vir energije in lahko v prihodnosti postane okolju prijazna, torej ne proizvaja škodljivih odpadkov.
Prednosti in slabosti sončne energije
Prednosti Javna dostopnost in neizčrpnost vira. Teoretično je popolnoma varen za okolje (vendar se trenutno pri proizvodnji sončnih celic in v njih samih uporabljajo škodljive snovi). Obstaja možnost, da bi razširjena uvedba sončne energije spremenila albedo zemeljskega površja in povzročila podnebne spremembe (vendar je glede na trenutno raven porabe energije to zelo malo verjetno).
Sončna elektrarna ne deluje ponoči in ne deluje dovolj učinkovito v jutranjem in večernem mraku.
Visoki stroški sončnih fotocelic. Verjetno bo z razvojem tehnologije ta pomanjkljivost presežena. V letih 1990-2005 cene sončnih celic so se znižale v povprečju za 4 % letno.
Nezadostna učinkovitost sončnih celic (verjetno se bo kmalu povečala).
Površino fotopanel je treba očistiti pred prahom in drugimi onesnaževalci. Glede na njihovo površino nekaj kvadratnih kilometrov lahko to povzroči težave.
Učinkovitost fotovoltaičnih celic se pri segrevanju opazno zmanjša, zato je potrebna vgradnja hladilnih sistemov, običajno vodnih.
Po 30 letih delovanja začne učinkovitost fotovoltaičnih celic upadati.
Danes se sončna energija pogosto uporablja v primerih, ko nizka razpoložljivost drugih virov energije v kombinaciji z obilico sončnega sevanja to ekonomsko upravičuje. V Rusiji sončna energija obstaja le v obliki majhnih avtonomnih napajalnih naprav, ki niso priključene na električno omrežje in jih uporabljajo posamezniki in majhne organizacije.
Veter je tok zraka, ki se giblje glede na zemeljsko površino s hitrostjo nad 0,6 m/s.
Vetrovi na velikih območjih tvorijo obsežne zračne tokove - monsune, pasate, ki tvorijo splošno in lokalno kroženje ozračja.
Vetrna energija- veja energetike, specializirana za izkoriščanje vetrne energije - kinetične energije zračnih mas v ozračju. Energijo vetra uvrščamo med obnovljive oblike energije, saj je posledica delovanja sonca.
Pridobivanje energije z vetrnimi generatorji Vetrni generator (vetrnoelektrarna ali krajše vetrna turbina) je naprava za pretvorbo kinetične energije vetra v električno energijo. Moč sodobnih vetrnih generatorjev doseže 6 MW.
Prednosti in slabosti vetrnih generatorjev
— Okolju prijazna oblika energije
Vetrna energija je najboljša rešitev za težko dostopna mesta.
Relativno nizka izhodna moč
Vetrna energija je najbolj razvito področje praktične uporabe naravnih obnovljivih virov energije. Vodilne v svetu vetrne energije so ZDA, Nemčija, Nizozemska, Danska in Indija. Trenutno so se v Rusiji pojavile nove organizacije, ki se ukvarjajo z vetrno energijo, postopoma pa se vzpostavlja sodelovanje s tujimi partnerji.
V Rusiji po mnenju strokovnjakov obstaja edinstvena kombinacija ugodnih dejavnikov za razvoj vetrne energije:
bogat in dobro raziskan vetrni potencial (127 TWh);
velike količine porabe energije, povezane s podnebnimi razmerami in strukturo gospodarstva.
Trenutno se na skoraj celotnem ozemlju države razvijajo in izvajajo številni projekti za izgradnjo vetrnih elektrarn (VE), najpogosteje z močjo od 100 do 300 MW, čeprav je večina skoncentrirana na severu -zahod in jug evropskega dela Rusije: Leningrajska regija; Pskovska regija; Rostovska regija in Severni Kavkaz (Port Kavkaz, Anapa, Temryuk, Karachay-Cherkessia); Orenburg; Ruski otok v Primorju. Skupno je v Rusiji 20–25 projektov vetrnih elektrarn na različnih stopnjah napredka.
Geotermalna energija je proizvodnja električne energije, pa tudi toplotne energije, iz toplotne energije, ki jo vsebuje zemeljsko drobovje. Običajno se nanaša na alternativne vire energije, obnovljive vire energije.
Toplotna energija notranjosti nastaja zaradi cepitve radionuklidov v sredini planeta. Ta okolju prijazen in stalno obnavljan vir energije se lahko uporablja v regijah z vulkanskimi manifestacijami in geološkimi anomalijami, ko se voda blizu zemeljske površine segreje do vrelišča, zaradi česar se lahko vodna para dovaja turbinam za proizvodnjo toka. Topla voda iz naravnih izvirov (gejzirjev) se lahko uporablja neposredno.
Vendar pa se Zemljina toplota zelo "razprši" in na večini območij sveta lahko ljudje koristno uporabijo le zelo majhen del energije. Od tega predstavljajo uporabni geotermalni viri približno 1 % celotne toplotne kapacitete zgornjih 10 km zemeljske skorje.
Bioplin- plin, proizveden z metansko fermentacijo biomase. Kot rezultat biokemične reakcije, v kateri sodelujejo metanske bakterije, se sprošča bioplin, katerega glavne sestavine so: metan (CH4, okoli 70 %), ogljikov dioksid (CO2, okoli 30 %) in določena količina h3, h3S, N2. Kalorična vrednost te plinske mešanice je od 5000 do 8000 Kcal/m3, odvisno od sestave organskih odpadkov.
Značilnosti obnovljivih virov energije in glavni vidiki njihove uporabe v Rusiji
Obnovljivi viri energije To so vrste energije, ki se nenehno obnavljajo v zemeljski biosferi. To vključuje energijo sonca, vetra, vode (vključno z odpadno vodo)
V zadnjih desetletjih je v svetovnem energetskem sektorju zaradi ekonomskih, političnih in tehnoloških razlogov opaziti kvalitativne spremembe. Eden glavnih trendov je zmanjševanje porabe goriv - njihov delež v svetovni proizvodnji električne energije se je v zadnjih 30 letih zmanjšal s 75 % na 68 % v korist uporabe obnovljivih virov (povečanje z 0,6 % na 3,0 %). %).
Vodilne države v razvoju proizvodnje energije iz netradicionalnih virov so Islandija (obnovljivi viri energije predstavljajo približno 5 % energije, uporabljajo se predvsem geotermalni viri), Danska (20,6 %, glavni vir je vetrna energija), Portugalska ( 18,0 %, glavni viri so valovna, sončna in vetrna energija), Španija (17,7 %, glavni vir je sončna energija) in Nova Zelandija (15,1 %, uporablja se predvsem geotermalna in vetrna energija).
Največji svetovni porabniki obnovljive energije so Evropa, Severna Amerika in azijske države.
Kitajska, ZDA, Nemčija, Španija in Indija imajo skoraj tri četrtine svetovne flote vetrnih elektrarn. Med državami, za katere je značilen najboljši razvoj malih hidroelektrarn, je Kitajska na prvem mestu, na drugem mestu je Japonska, na tretjem pa ZDA. Prvo peterico zaključujeta Italija in Brazilija.
V skupni strukturi instaliranih zmogljivosti sončnih energetskih objektov prednjači Evropa, sledita ji Japonska in ZDA. Velik potencial za razvoj sončne energije imajo Indija, Kanada, Avstralija, pa tudi Južna Afrika, Brazilija, Mehika, Egipt, Izrael in Maroko.
Združene države ohranjajo vodilno vlogo v industriji geotermalne energije. Sledijo Filipini in Indonezija, Italija, Japonska in Nova Zelandija. Geotermalna energija se aktivno razvija v Mehiki, v državah Srednje Amerike in na Islandiji - tam 99% vseh stroškov energije pokrivajo geotermalni viri. Več vulkanskih območij ima obetajoče vire pregrete vode, vključno s Kamčatko, Kurilskimi, Japonskimi in Filipinskimi otoki ter obsežnimi območji Kordiljer in Andov.
Po številnih strokovnih ocenah se bo svetovni trg obnovljivih virov energije še naprej uspešno razvijal in do leta 2020 bo delež obnovljivih virov energije v proizvodnji električne energije v Evropi približno 20-odstoten, delež vetrne energije v proizvodnji električne energije v svetu pa biti približno 10%.
Uporaba obnovljivih virov energije v Rusiji
Rusija zaseda eno od vodilnih mest v svetovnem sistemu kroženja energetskih virov, aktivno sodeluje v svetovni trgovini z njimi in v mednarodnem sodelovanju na tem področju. Posebno pomemben je položaj države na svetovnem trgu ogljikovodikov. Hkrati pa država praktično ni zastopana na svetovnem energetskem trgu, ki temelji na obnovljivih virih energije.
Skupna instalirana zmogljivost elektrarn in elektrarn, ki uporabljajo obnovljive vire energije v Rusiji, trenutno ne presega 2200 MW.
Z uporabo obnovljivih virov energije se letno proizvede največ 8,5 milijarde kWh električne energije, kar je manj kot 1 % celotne proizvodnje električne energije. Delež obnovljivih virov energije v skupni količini dobavljene toplotne energije ne presega 3,9 %.
Struktura proizvodnje energije iz obnovljivih virov energije v Rusiji se bistveno razlikuje od svetovne. V Rusiji se najbolj aktivno uporabljajo viri termoelektrarn na biomaso (delež v proizvodnji električne energije je 62,1%, v proizvodnji toplotne energije - najmanj 23% v termoelektrarnah in 76,1% v kotlovnicah), medtem ko je na svetovni ravni rabe biotermalnih elektrarn je 12 %. Hkrati se v Rusiji skoraj ne uporabljajo viri vetrne in sončne energije, vendar približno tretjina proizvodnje električne energije prihaja iz malih hidroelektrarn (v primerjavi s 6% v svetu).
Svetovne izkušnje kažejo, da bi začetni zagon razvoju obnovljivih virov energije, zlasti v državah, bogatih s tradicionalnimi viri, morala dati država. V Rusiji ta sektor energetske industrije praktično ni podpore.
Obnovljivi viri energije (OVE) so tisti viri, ki jih ljudje lahko uporabljajo brez škode za okolje.
Energija, ki uporablja obnovljive vire, se imenuje "alternativna energija" (v povezavi s tradicionalnimi viri - plin, naftni derivati, premog), kar kaže na minimalno škodo za okolje.
Prednosti uporabe obnovljivih virov energije (OVE) so povezane z okoljem, obnovljivostjo (neizčrpnostjo) virov ter možnostjo pridobivanja energije na težko dostopnih mestih, kjer živi prebivalstvo.
Slabosti obnovljivih virov energije pogosto vključujejo nizko učinkovitost tehnologij za proizvodnjo energije, ki uporabljajo takšne vire (trenutno), nezadostne zmogljivosti za industrijsko porabo energije, potrebo po velikih površinah za sajenje "zelenih rastlin", prisotnost povečanega hrupa in stopnje vibracij (za vetrno energijo), pa tudi težave pri pridobivanju redkih zemeljskih kovin (za sončno energijo).
Uporaba obnovljivih virov energije je povezana z lokalnimi obnovljivimi viri in vladnimi politikami.
Uspešni primeri vključujejo geotermalne elektrarne, ki zagotavljajo energijo, ogrevanje in toplo vodo islandskim mestom; farme sončnih baterij v Kaliforniji (ZDA) in ZAE; vetrne elektrarne v Nemčiji, ZDA in na Portugalskem.
Za rusko proizvodnjo energije, ob upoštevanju izkušenj z uporabo, ozemelj, podnebja in razpoložljivosti obnovljivih virov energije, so najbolj obetavne: hidroelektrarne majhne moči, sončna energija (še posebej obetavna v južnem zveznem okrožju) in vetrna energija ( Baltska obala, južno zvezno okrožje).
Obetaven vir obnovljive energije, ki pa zahteva strokovni tehnološki razvoj, so gospodinjski odpadki in plin metan, ki nastaja v skladiščih.
Do nedavnega se je zaradi številnih razlogov, predvsem zaradi ogromnih zalog tradicionalnih energetskih surovin, v energetski politiki Rusije posvečalo relativno malo pozornosti razvoju uporabe obnovljivih virov energije. V zadnjih letih se je situacija začela opazno spreminjati. Potreba po boju za boljše okolje, nove priložnosti za izboljšanje kakovosti življenja ljudi, sodelovanje v globalnem razvoju naprednih tehnologij, želja po povečanju energetske učinkovitosti gospodarskega razvoja, logika mednarodnega sodelovanja – ti in drugi premisleki so prispevali k okrepitev nacionalnih prizadevanj za ustvarjanje bolj zelene energije in prehod na nizkoogljično gospodarstvo.
Obseg tehnično razpoložljivih obnovljivih virov energije v Ruski federaciji je najmanj 24 milijard ton standardnega goriva.
