Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Декабря 2014 в 14:16, реферат
Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — «встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию». Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению.
Существует два направления решения проблемы:
Снижение до минимума всяческих затрат в ходе эксплуатации ветряной электростанции;
И увеличение её производительности.
Первый выход найден и он очень прост. Специалисты советуют вместо одного мощного ветрогенератора устанавливать несколько малых ветряков, которые начинают работать при самых слабых порывах ветра, так как имеют лёгкие и податливые лопасти. Для малых установок не требуется заливать бетоном большие фундаменты и они монтируются несколькими рабочими, а не бригадами специалистов с использованием различной техники.
И второй выход решения проблемы – устанавливать вместо горизонтальных вертикальные ветрогенераторы. Они наиболее чувствительны к «дыханию» ветров, не требуют особого ухода при эксплуатации и готовы работать на небольшой высоте от поверхности.
Считаем. При среднегодовой скорости движения воздушных масс в средней полосе России 4 м/сек промышленный горизонтальный ветряк при номинальной мощности 10 киловатт за месяц выдаст около 800 квт/час. Для того, чтобы сравняться с ним, потребуется семь малых бытовых вертикальных ветряков, которые неприхотливы в работе и просты при их установке.
Мощность, которую можно получать с установок. По реальным наблюдениям и расчетам каждая даёт примерно 20-40 ватт с квадратного метра ветряка. То есть, существует возможность твёрдо рассчитывать на получение стабильной мощности 140 – 280 ватт. Значит, на энергоёмкие приборы и потребители, такие, как электроплита, сауна, мощности не хватит. Зато вполне по силам зарядка аккумулятора, питание телевизора, компьютера, освещение. А при правильном хранении и накоплении энергии можно запускать водяной насос и отопление дома.
Стоимость ветрогенераторов мощностью 500Вт- 1000Вт, способных кое-как покрывать некоторую бытовую нагрузку, начинается где-то от 1300$ без учета остальных элементов системы.
Инвестиции в ветряную энергию:
Рисунок 1
На рисунке 1 представлен предполагаемый объем инвестиций в ветроэнергетику с 2020 по 2030 год. Ожидается, что этот рынок до 2015 года будет стабильно расти со скоростью до 10 000 млн. евро в год. Причем самый высокий прирост будет по оффшорным ВЭУ. К 2020 году мировой рынок ветроэнергетики будет увеличиваться ежегодно на 17 000 млн. евро, причем половина инвестиций придется на морские ВЭУ, а к 2030 году ежегодный прирост составит 20 000 млн евро в год. Европейская ассоциация (EWEA) по ветроэнергетике составила этот сценарий в 2009 году на основе Европейской Директивы по возобновляемой энергии 2008 года, отображающей основные цели развития альтернативной энергетики в 27 странах Евросоюза.
Издавна люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии,
таящейся в недрах земного шара. Память человечества хранит предания о катастрофических извержениях вулканов, унесших миллионы человеческих жизней, неузнаваемо изменивших облик многих мест на Земле. Мощность извержения даже сравнительно небольшого вулкана колоссальна, она многократно превышает мощность самых крупных энергетических установок, созданных руками человека. Правда, о непосредственном использовании энергии вулканических извержений говорить не приходится - нет пока у людей возможностей обуздать эту непокорную стихию, да и, к счастью, извержения эти достаточно редкие события.
Расходы на исследования и разработку (бурение) геотермальных полей составляют до 50% всей стоимости ГеоТЭС, и поэтому стоимость электроэнергии, вырабатываемой на ГеоЭС, довольно значительна. Так, стоимость всей опытно-промышленной (ОП) Верхнее-Мутновской ГеоЭС [мощность 12МВт] составила около 300 млн. руб. Однако отсутствие транспортных расходов на топливо, возобновляемость геотермальной энергии и экологическая чистота производства электроэнергии и тепла позволяют геотермальной энергетике успешно конкурировать на энергетическом рынке и в некоторых случаях производить более дешёвую электроэнергию и тепло, чем на традиционных КЭС и ТЭЦ
Геотермальные источники энергии с давних времен активно используются человечеством для обеспечения энергетических нужд, а также рекреационных целей.
В последние десятилетия данная технология выработки энергии получила значительный импульс для развития в связи с повышенным вниманием, уделяемым развитию экологически чистых и безопасных источников энергоснабжения со стороны многих ведущих мировых стран.
К основным преимуществам геотермальных источников энергии относятся:
• возобновляемость энергии;
• отсутствие эмиссии парниковых газов в атмосферу и, как следствие, экологическая безопасность технологии;
• возможность использования геотермальных источников энергии в качестве источника покрытия базовой части электрической и тепловой нагрузки потребителей;
• низкие эксплуатационные затраты;
• высокое значение коэффициента использования установленной мощности;
Рисунок 2
Рисунок 2. Оценка объемов инвестиций в создание объектов геотермальной энергетики, млрд руб.
Вместе с тем, геотермальные источники энергии имеют и ряд существенных недостатков, являющихся препятствиями на пути их массового внедрения. К основным из них относятся:
• высокие удельные капитальные затраты;
• высокие риски, связанные с бурением глубоких скважин;
• высокая стоимость бурения разведочных и эксплуатационных скважин;
• относительно низкий суммарный термодинамический КПД;
• отсутствие законодательной поддержки проектов в сфере геотермальной энергетики в ряде стран, обладающих значительным потенциалом для ее развития;
• высокий износ энергетического оборудования установок, использующих геотермальные источники энергии в связи с высокой коррозионной активностью перекачиваемых жидкостей.
Необходимо отметить, что расходы на производство геотермальной энергии зависят от региона. Следовательно, экономически целесообразно развивать данный вид энергетики в вулканических областях или регионах с горячими термальными источниками. Там можно просто пробурить скважину к грунтовым водам, тогда водный пар поднимется вверх и поступит в сеть централизованного теплоснабжения или на турбины, приводящие в действие генераторы.
Согласно прогнозам Research.Techart, доля геотермальной энергетики к 2020 году может достигнуть 0,3% в совокупном энергобалансе. Установленная мощность составит 750 МВт (что практически в 10 раз больше нынешнего показателя) и посредством термальных ресурсов земли может вырабатываться до 5 млрд кВт-ч электричества.
Наибольший прирост установленных мощностей ожидается в период с 2015 по 2020 годы (более чем в 2 раза).
Развитию отрасли будет также способствовать увеличение объема инвестиций.
Так, до 2020 года в строительство новых геотермальных объектов будет вложено около 60 млрд руб.
В соответствии с Энергетической стратегией России до 2020 года планируется рост теплопотребления в стране не менее чем в 1,3 раза, причем доля децентрализованного теплоснабжения будет возрастать с 28,6% в 2000 г. до 33% в 2020 г.
В этой связи можно ожидать увеличение числа реализованных проектов в области обеспечения населения теплонасосной техникой.
Рисунок 3. Потенциал геотермальных ресурсов в мире по регионам (источник: IGA)
Сегодня уже в 80 стран мира в той или иной степени используется геотермальное тепло. В большей части из них, а именно в 70 странах, утилизация этого вида природного тепла достигла уровня строительства теплиц, бассейнов, использования в лечебных целях и т.д. А ГеоТЭС имеются примерно в 25 странах.
Россия не входит даже в первую десятку производителей электрической и тепловой энергии из геотермальных источников, в то время как запасы геотермальной энергии в России по оценкам в 10-15 раз превышают запасы органического топлива в стране.
Потенциальные тепловые ресурсы верхних слоев Земли, до глубины 100-200 м, ежегодно возобновляемые, в основном, за счет инсоляции, по территории России оцениваются в 400-1000 млн тут в год.
Геотермальная энергетика экономически эффективна в районах, где горячие воды приближены к поверхности земной коры - в районах активной вулканический деятельности с многочисленными гейзерами (Камчатка, Курилы, острова Японского архипелага). Эти регионы по своим климатическим условиям и по потенциалам в геотермальной энергетике можно сравнить лишь с Исландией.
Рисунок 4. Оценка объемов инвестиций в создание объектов геотермальной энергетики, млрд руб.
Так, до 2020 года в строительство новых геотермальных объектов в России будет вложено около 60 млрд руб.
В соответствии с Энергетической стратегией России до 2020 года планируется рост теплопотребления в стране не менее чем в 1,3 раза, причем доля децентрализованного теплоснабжения будет возрастать с 28,6% в 2000 г. до 33% в 2020 г.
В этой связи можно ожидать увеличение числа реализованных проектов в области обеспечения населения теплонасосной техникой.
Таким образом, геотермальное теплоснабжение наиболее выгодно при прямом использовании геотермальной горячей воды, а также при внедрении тепловых насосов, в которых может эффективно применяться тепло земли с температурой 10÷30ºС, т.е. низкопотенциальное геотермальное тепло. В современных экономических условиях России развитие геотермального теплоснабжения крайне затруднено. Основные средства необходимо вкладывать в бурение скважин. В Краснодарском крае при стоимости бурения 1м скважины 8 тыс. руб., глубине её 1800м затраты составляют 14,4 млн. руб. При расчётном дебите скважины 70м³/ч, срабатываемом температурном напоре 30º С, круглосуточной работе в течение 150 сут. в году, коэффициенте использования расчётного дебита в течение отопительного сезона 0,5 количество отпускаемой теплоты равно 4385 МВт·ч, или в стоимостном выражении1,3 млн. руб. при тарифе 300 руб./(МВт·ч). При таком тарифе бурении скважин будет окупаться 11 лет. Вместе с тем в перспективе необходимость развитие данного направления в энергетике не вызывает сомнения.