Перспективы энергетики и возобновляемых источников энергии
Что касается возобновляемой энергетики, Россия тоже имеет большой потенциал. Страна заинтересована в развитии и потреблении подобной электроэнергии хотя бы потому, что подключение к общим электросетям жителей отдаленных частей страны достаточно трудоемко и дорого.
С помощью возобновляемой электроэнергии эти вопросы можно было бы решить. В России есть энергодефицитные регионы, подача электроэнергии на местном уровне довольно слабая и ненадежная, что впоследствии приводит к частым отключениям электричества. Это, в свою очередь, дестабилизирует жизнь местных жителей, а также может привести к проблемам и неполадкам на различных производствах.
Если в таких местах использовать возобновляемую энергетику, это бы нивелировало множество проблем, в том числе и сократило бы бюджетные средства, выделяемые на доставку топлива.
Перспективные технологии возобновляемой энергетики являются единственным выходом для сел, индивидуальных жилых строений, многих предприятий рыбной или лесной промышленности, для метеорологических или археологических станций, маяков, радаров, а также для морских платформ на выработках нефти или газа.
Возобновляемая энергетика остается результативным способом снабжения электроэнергией этих объектов.
Благодаря внедрению нетрадиционных возобновляемых источников электроэнергии на курортах страны и в городах с повышенным загрязнением кислорода, возможно значительное улучшение экологической обстановки.
Энергия ветра
Одним из перспективнейших источников энергии является ветер. Принцип работы ветрогенератора элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь передаётся ротору электрического генератора.
Ветроэнергетические установки (ветряные электростанции) широко используются в США, Китае, Индии, а также в некоторых западноевропейских странах (например в Дании, где 25% всей электроэнергии добывают именно таким способом). Ветроэнергетика является весьма перспективным источником альтернативной энергии, в настоящее время многие страны значительно расширяют использование электростанций данного типа.
Преимуществом ветряного генератора является, прежде всего, то, что в ветряных местах, ветер можно считать неисчерпаемым источником энергии. Кроме того, ветрогенераторы, производя энергию, не загрязняют атмосферу вредными выбросами.
К недостаткам устройств по производству ветряной энергии можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного ветрогенератора. Также ветрогенераторы известны тем, что производят много шума (вследствие чего их стараются строить вдали от мест проживания людей), мешают перелетам птиц и насекомых, а также создают помехи в прохождении радиоволн и работе военных.
Характеристика альтернативной энергетики
Практически все источники альтернативной энергии выгодно отличаются финансовой доступностью и экологической чистотой. По сути, в данном случае происходит замена перерабатываемого ресурса (нефти, газа, угля и т. д.) на природную энергию. Это может быть солнечный свет, потоки ветра, тепло земли и другие естественные источники энергии за исключением гидрологических ресурсов, которые сегодня рассматриваются как традиционные. Концепции альтернативной энергетики существуют давно, однако по сей день они занимают небольшую долю в общем мировом энергообеспечении. Задержки в развитии данных отраслей связаны с проблемами технологической организации процессов выработки электричества.
Но чем обусловлено активное развитие альтернативной энергетики в наши дни? В немалой степени необходимостью снижения темпов загрязнения окружающей среды и в целом проблемами экологии. Также в скором будущем человечество может столкнуться с истощением традиционных ресурсов, используемых в производстве энергии. Поэтому, даже несмотря на организационные и экономические препятствия, все больше внимания уделяется проектам развития альтернативных форм энергетики.
3 место. Геотермальные станции
Альтернативная энергетика неплохо развита и в геотермальном направлении. Геотермальные станции вырабатывают электричество, фактически преобразуя энергию земли, а точнее — тепловую энергию подземных источников.
Существует несколько типов таких электростанций, но во всех случаях они основываются на одинаковом принципе работы: пар из подземного источника поднимается по скважине и вращает турбину, подключенную к электрогенератору. Сегодня распространена практика, когда в подземный резервуар на большую глубину закачивается вода, там она под воздействием высоких температур испаряется и в виде пара под давлением поступает на турбины.
Лучше всего для целей геотермальной энергетики подходят районы с большим количеством гейзеров и открытых термальных источников, которые разогреваются вследствие вулканической активности.
Так, в Калифорнии работает целый геотермальный комплекс под названием «Гейзеры». Он объединяет 22 станции, вырабатывающие 955 МВт. Источник энергии в данном случае – очаг магмы диаметром 13 км на глубине 6,4 км.
6 место. Грозовая энергетика
Зачем генерировать электричество, когда его можно просто «ловить» из воздуха? В среднем один разряд молнии – это 5 млрд Дж энергии, что эквивалентно сжиганию 145 л бензина. Теоретически грозовые электростанции позволят снизить стоимость электроэнергии в разы.
Выглядеть всё будет так: станции размещаются в регионах с повышенной грозовой активностью, «собирают» разряды и накапливают энергию. После этого энергия подаётся в сеть. Ловить молнии можно с помощью гигантских громоотводов, но остается главная проблема – за доли секунды накопить как можно больше энергии молнии. На современном этапе не обойтись без суперконденсаторов и преобразователей напряжения, но в будущем возможно появление более деликатного подхода.
Концепт громовой электростанции
Если говорить об электричестве «из воздуха», нельзя ни вспомнить о приверженцах образования свободной энергии. Например, Никола Тесла в своё время якобы продемонстрировал устройство для получения электрического тока из эфира для работы автомобиля.
Ещё много интересного в наших соцсетях
Подробнее: Интересные изобретения Николы Теслы
Перспективные технологии возобновляемой энергии
В России разработана специализированная технологическая платформа, которая поставила перед собой определенные цели до 2030 года. К этим целям необходимо отнести то, что к 2030 году российские технологии и продукты будут соответствовать лучшим показателям в мире по возобновляемым источникам энергии.
Кроме того, необходимо будет обеспечить конкурентоспособность технологий, выпускаемых и производимых в России, на глобальных рынках возобновляемых источников энергии. За счет широкого спектра направлений бизнеса в этой отрасли отрасль энергетики укрепится и не будет колебаться на рынке.
Россия обладает не только колоссальными запасами исчерпаемых источников энергии, но и, просто безграничными возможностями в области восстанавливаемой энергетики. Обусловлено это простым фактором – большой площадью страны, включающей в себя различные климатические пояса и географические условия. Другие страны имеют возможность развивать лишь один вид «зеленой» энергетики.
Ежегодно многие центры возобновляемой энергетики и их представители принимают участие в выставке «Электро», которая проходит в «Экспоцентре».
Гидроэнергетика
Озера и водохранилища нашей страны бесчисленны, а по числу рек Россия занимает 2-е место в мире. Гидроэнергетический потенциал России приблизительно равен 29000 млрд. кВт-ч./ год. Наиболее пригодны для дальнейшего роста гидроэнергетики как возобновляемого источника энергии территории с крупными речными артериями – Восточная, центральная Сибирь, Дальний восток, а также Кавказ.
Ветроэнергетика и центры возобновляемой энергетики
Возможность реализации проектов по строительству ветровых станций на территории РФ неравномерна. Наиболее благоприятна для этого территория вдоль северных морей — Охотского, Баренцева и Карского, где наивысшая скорость ветра.
Энергия ветра эффективно может быть использована на малонаселенных территориях страны, что позволяет разрабатывать ее освоение в качестве источника энергии для крупных предприятий. Экономически наиболее подходящими для данной отрасли является Дальний Восток и Сибирь.
Энергия Солнца
Очевидно, что наиболее пригодными для использования солнечной радиации в экономических целях являются территории, расположенные на экваторе и в ближних к нему широтах. Для России это Сочи, Астрахань, чуть восточнее – Кызыл и Владивосток.
Биомасса как источник энергии – это леса и лесные местности, а так же отходы лесоперерабатывающего производства центров возобновляемой энергетики. В год наша страна производит до 15 млрд. тонн биомассы.
Только северо-западные области нашей страны (Новгородская, Архангельская, Республика Карелия и др.) могли бы производить до 50 ТВТ-ч./г.
Геотермальная энергетика
Популярно использование данного вида энергии для подогрева воды, отопления жилищ и участков, особенно на курортах. Применения этой энергии в промышленных масштабах возможно лишь на той территории, где геотермальные источники подходят наиболее близко к почве.
В настоящее время центром разработки геотермальной энергетики в нашей стране является Камчатка, неосвоенными остаются ресурсы Кавказа, Байкала и Урала.
Таким образом, очевидно, что наша страна обладает несколькими крупными центрами развития возобновляемых энергетических ресурсов, за которыми, по мнению большинства современных ученых и экономистов, стоит будущее развитие бизнеса и экономики мира.
4 место. Приливные и волновые электростанции
Традиционные гидроэлектростанции работают по следующему принципу:
- Напор воды поступает на турбины.
- Турбины начинают вращаться.
- Вращение передаётся на генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.
Строительство ГЭС обходится дороже ТЭС и возможно только в местах с большими запасами энергии воды. Но самая главная проблема – это нанесение вреда экосистемам из-за необходимости строительства плотин.
Приливные электростанции работают по схожему принципу, но используют для выработки энергии силу приливов и отливов.
«Водные» виды альтернативной энергетики включают такое интересное направление, как волновая энергетика. Её суть сводится к генерации электричества посредством использования энергии волн океана, которая гораздо выше приливной. Самой мощной волновой электростанцией на сегодня является Pelamis P-750, которая вырабатывает 2,25 МВт электрической энергии.
Раскачиваясь на волнах, эти огромные конвекторы («змеи») изгибаются, вследствие чего внутри приходят в движение гидравлические поршни. Они прокачивают масло через гидравлические двигатели, которые в свою очередь вращают электрогенераторы. Полученное электричество доставляется на берег через кабель, который проложен по дну. В перспективе количество конвекторов будет многократно увеличено и станция сможет вырабатывать до 21 МВт.
Как распределяются виды энергии в каждой системе
Различные виды энергии используются в жилых и коммерческих зданиях, на транспорте, в промышленности и электроэнергетике. Электроэнергетическая система является крупнейшим потребителем первичной и используется для выработки электроэнергии. Почти вся электроэнергия используется в зданиях и промышленности. Общее количество электроэнергетической системы, используемой в жилых и коммерческих зданиях, промышленности и транспорте огромное.
Почти все ядерное топливо используется в электроэнергетической системе для выработки электроэнергии. Её доля в России составляет 18% от первичной энергии. Во Франции – 75%, Венгрии – 52% , Украине – 56%. В среднем в мире порядка 10%.
Смесь первичных источников широко варьируется в различных системах спроса. Энергетическая политика, призванная повлиять на использование конкретного основного источника с целью повлиять на окружающую среду, экономическую или энергетическую безопасность сосредоточивается на системах, которые являются основными пользователями этого типа энергии. Например, 71% нефти используется в транспортной системе, где она потребляет 92% от общего объема первичного энергопотребления.
Политика по сокращению потребления нефти чаще всего относится к транспортной системе. Эта политика обычно стремится увеличить эффективность автомобильного топлива или поощрять развитие альтернативных видов топлива.
Около 91% угля и только 1% из нефти, используется для выработки электроэнергии, что выявляет стратегию, влияющую на выработку электроэнергии, и имеет гораздо большее значение на использование угля, чем использование нефти.
Некоторые первичные виды энергии, такие как ядерная и угольная, полностью или преимущественно используются для добычи электричества. Другие, такие как природный газ и возобновляемые источники, более равномерно распределены по системам. Аналогичным образом сейчас транспорт почти полностью зависит от одного вида топлива (нефтяного).
Однако электроэнергетика с внедрением новых технологий больше использует различные источники энергии для выработки электричества. Например, идут практические реализации для получения электричества из биомассы.
Изменяется ли потребление топлива с течением времени
Источники потребляемой энергии с течением времени меняются, но изменения происходят медленно. Например, уголь когда-то широко использовался в качестве топлива для отопления домов и коммерческих зданий, однако конкретное использование угля для этих целей сократилось за последние полвека.
Хотя доля возобновляемого топлива от общего потребления первичной энергии еще относительно невелика, его использование растет во всех отраслях. Кроме того, использование природного газа в электроэнергетике возросло в последние годы из-за низких цен на природный газ, в то время как использование угля в этой системе сократилось.
Отопление для частного дома: альтернативные источники энергии
Среди наиболее распространенных способов получения электроэнергии является движущая сила ветра. Достаточно поставить около загородного дома высокую мачту с движущимися лопастями, соединенными с генератором, чтобы получать электрический ток и заряжать аккумуляторы.
Для получения тепла, можно использовать тепловые насосы, при их использовании, можно брать тепло практически из любого места:
- Воздуха;
- Воды;
- Земли.
Принцип их работы, как в холодильнике, только при прокачивании через насос воздуха или воды, получается тепло. Самодельные конструкции, ничуть не уступают промышленным. В домашних условиях можно самостоятельно изготовить подобные конструкции достаточно найти чертежи и изготовить ветряк, чтобы получить дешевое электричество буквально из воздуха. Есть и другие виды и возможности получить электроэнергию и отопление для частного дома.
То же самое касается и тепловых конвекторов, которые предназначены для нагрева воды. Несколько проще для получения тепла использование котла на биотопливе, в качестве материала для топки используются прессованные опилки, гранулы, в том числе и из соломы и торфа. Но такие котлы на биотопливе стоят несколько дороже, чем работающие на газе.
Перспективы
Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике.
По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП.
Перспективы в России
См. также: Энергетика России
Россия может получать 10 % энергии из ветра.
По сравнению с США и странами ЕС использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России находится на низком уровне. Сложившуюся ситуацию можно объяснить доступностью традиционных ископаемых энергоносителей. Также, один из основных[] барьеров для строительства крупных электростанций на ВИЭ — отсутствие положения о стимулирующем тарифе, по которому государство покупало бы электроэнергию, производимую на основе ВИЭ (feed-in tariff).
В 2017 году администрация городского округа Химки запустила проект по созданию Центра альтернативной энергетики, который будет разрабатывать новые схемы обеспечения электроэнергией промышленных предприятий и городского хозяйства. Центр будет организован на базе расположенного на Ленинградском шоссе дилерского центра садово-парковой техники «Юнисоо».
В 2019 году в Мурманской области ветропарк создаётся на побережье Баренцева моря, неподалёку от села Териберка. Ввод в эксплуатацию запланирован на декабрь 2021 года. По данным региональных властей, его мощность составит 201 МВт, ветроэнергетические установки смогут в течение года производить 750 ГВт/час, что позволит сократить выбросы углекислого газа в атмосферу.[источник не указан 305 дней]
Использование энергии ветра
Если ветер способен гонять стаи туч, почему бы не использовать его энергию на другие полезные дела? Поиски ответа на этот вопрос привели инженеров к созданию ветрогенератора. Это устройство обычно состоит из:
- генератора;
- высокой башни;
- лопастей, которые вращаются, улавливая ветер;
- батареи;
- системы электронного управления.
Принцип действия ветрогенератора довольно прост. Лопасти, вращаясь от сильного ветра, вращают валы трансмиссии( в простонародье – коробку передач). Они соединены с генератором переменного тока. Трансмиссия и генератор расположены в люльке или, по-другому, гондоле. Она может иметь поворотный механизм. Генератор подключен к управляющей автоматике и повышающему напряжение трансформатору. После трансформатора напряжение, увеличившее своё значение, отдается в общую систему электроснабжения.
Ветрогенераторы подходят для местности, где постоянно дует ветер
Поскольку вопросы создания ветрогенераторов изучаются довольно давно, существуют проекты самых разнообразных конструкций этих устройств. Модели с горизонтальной осью вращения занимают довольно большое пространство, а вот ветрогенераторы с вертикальной осью вращения гораздо компактнее. Разумеется, для эффективной работы устройства требуется достаточно сильный ветер.
Достоинства:
- отсутствие выбросов;
- автономность;
- использование одного из возобновляемых ресурсов;
Недостатки:
- необходимость в постоянстве ветра;
- высокая начальная цена;
- шум, издаваемый при вращении, и электромагнитное излучение;
- занимают большие площади.
Ветрогенератор необходимо разместить как можно выше, чтобы его работа была эффективной. Модели, которые имеют вертикальную ось вращения, компактнее, чем при горизонтальном вращении
Виды альтернативных источников энергии
Виды установок отличаются способом выработки энергии: они могу быть активными и пассивными, автономными и зависимыми. Кроме того, важную роль играет выбор источника энергии.
Энергия ветра и солнца
Если вы считаете, что такие приборы и установки – дело будущего, вы ошибаетесь. Солнечные батареи давно и эффективно используются в разных уголках планеты. Более того, такие батареи можно приобрести в обычном магазине. Вопрос только в расчете эффективности использования их в том или ином месте.
Для генерации электрической энергии комплектуются солнечные электростанции, основой которой служат солнечные батареи (панели), изготавливаемые на основе кристаллов кремния
Энергия солнца используется для работы тепловых установок. Там специальные солнечные коллекторы, накапливая энергию, преобразуют её в энергию тепловую. Мощность подобных установок зависит от количества и мощности отдельных устройств, входящих в состав тепловых и солнечных станций.
Если говорить об энергии ветров, то этот вид получения энергии основан на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую энергию, используемую потребителями. Очень часто целые поля «ветряков» располагаются в долинах и пустынях, где сила ветров бывает колоссальной.
Основой ветровых установок служит ветровой генератор
Исполнение их может быть разным. Все генераторы различаются по техническим параметрам, габаритным размерам и конструкции. Они могут быть с горизонтальной и вертикальной осью вращения, различаться типом и количеством лопастей, могут располагаться даже в море.
Сила воды и тепло земли
Каждому ещё со школьной поры знакомо такое понятие как гидроэлектростанция. Мощнейшая сила воды используется на благо человеку не один десяток лет. Многокилометровые платины сдерживают давление огромных масс воды, течение которых помогают вырабатывать энергию.
Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций
Ещё один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в морях и океанах под воздействием объектов солнечной системы.
Вариантом использования альтернативных источников энергии – использование геотермальных вод. Кипящая вода помогает воздавать электроэнергию и передает тепло. Это происходит с помощью специального теплового насоса.
Для использования геотермальных вод используются специальные установки, посредством которых внутреннее тепло земли преобразуется в тепловую и электрическую энергии
Биотопливо
Биотопливо (переработка органического сырья или отходов) – один из перспективных способов добычи ресурсов. Современные технологии позволяют перерабатывать разные его виды — жидкое, твердое, газообразное и получать электрическую или тепловую энергию.
Твердые виды биотоплива — это дрова, топливные брикеты или пеллеты, газообразные – это биогаз и биоводород, а жидкие – биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир и биодизель
В качестве биотоплива могут выступать отходы от обработки дерева (прессованные опилки), очисток орехов и семян. Данное топливо используют для выработки тепловой и электрической энергии на ТЭС. Из отходов сельскохозяйственных культур производится также биогаз и жидкое топливо для дизельных двигателей и установок, где они сжигается, в результате чего осуществляется производство тепловой и электрической энергий.
Плюсы и минусы использования
Как и любого топлива, у альтернативных источников энергии есть свои плюсы и минусы.
Плюсами использования являются:
- возобновляемость;
- экологичность;
- разнообразие вариантов использования;
- низкая себестоимость энергии.
Минусы использования:
- затраты на приобретение и установку оборудования, которое требует дорогостоящего ремонта;
- зависимость от внешних факторов (погодные условия);
- низкая мощность установок.
Альтернативные источники энергии – не дешевое удовольствие. Однако, такие вложения быстро окупаются
Применение возобновляемых источников энергетики в РФ
На сегодняшний день мощность электрической энергетики государства находится в пределах 200 ГВт. При условии применения электрических станций, основанных на ВИЭ, к началу 2020 года их мощность может достигнуть показателя в 40 ГВт.
На ветровые станции приходится 20 ГВт, на ТЭС с основой в виде биологической массы – 13 ГВт; оставшаяся энергия будет получена от солнечных, геотермальных и небольших гидроэлектростанций.
По предположениям исследователей в этой области, к началу 2020 года от электростанций на основе ВИЭ можно будет получать до 13% всей электроэнергии.
Воплотить в жизнь сценарий по получению электроэнергии с помощью источников ВИЭ не составляет особого труда, тем более что его использование повлечет за собой заботу о защите окружающей среды.
Многие страны мира рассматривают возобновляемые источники энергетики, как источник большого количества электроэнергии. В РФ, к сожалению, подходят к этому вопросу с более скромными планами. Но наша выставка поставила задачу познакомить с самыми новейшими разработками и идеями как можно большее количество людей.
Больше о возобновляемой энергетике, её перспективах, недостатках, преимуществах, технологиях применяемых в этой области; можно узнать на ежегодной выставке «Электро».
Все о турбогенераторахГазотурбинная установкаДиодные лампы
