Энергосбережение, использование нетрадиционных источников энергии

Содержание

 

Введение

 

1. Энергосбережение

1.1 Основные направления эффективного энергопотребления

1.2 Современные технологии энергосбережения

2.1 Основные альтернативные источники энергии

2.1 Энергия ветра

2.2 Геотермальная энергия

2.3 Солнечная энергия

2.4 Энергия приливов и отливов

2.5 Биоэнергия

3. Перспективы альтернативных источников энергии

Заключение

Список использованной литературы

 

Введение

В современном мире условием сохранения и развития цивилизации  на Земле стало обеспечение человечества достаточным количеством топлива  и энергии. Ограниченность запасов  традиционно топливно-энергетических ресурсов заставила обратиться к  энергосбережению как одному из основных элементов современной концепции  развития мировой энергетики.

 

Современное общество с каждым днем испытывает все большую потребность  в неисчерпаемых энергетических источниках, ведь использование нефти, угля и газа не безгранично. Тем более, ученые давно открыли другие ресурсы, которые являются более экологичными, экономичными и, можно сказать, вечными или же просто возобновляемыми. Использование альтернативных источников энергии поможет людям избежать многих проблем и последствий, а также принесет пользу без вреда природе.

Это может быть устройство, сооружение или же просто способ, которые  дают возможность получать какой-либо вид энергии, и заменяют существующие источники. Как заявляют сотрудники Еврокомиссии, к 2020 году использование  альтернативных источников энергии  обеспечит около 2,8 миллиона новых  рабочих мест. Это также можно  отнести к плюсам данным энергоресурсов.

 

 

Не возобновляемые источники  энергии: торфа, угля, нефти, природного газа.

Возобновляемые источники  энергии: твердая биомасса и животные продукты, промышленные отходы, гидроэнергия, геотермальная энергия, солнечная  энергия, энергия ветра, энергия  приливов морских волн и океана.

 

1. Энергосбережение

 

Энергосбережение означает рациональное энергоиспользование во всех звеньях преобразования энергии – от добычи первичных энергоресурсов до потребления всех видов энергии конечными пользователями.

Мероприятия по энергосбережению могут быть разными. Один из самых  действенных способов увеличения эффективности  использования энергии – применение современных технологий энергосбережения.

Технологии энергосбережения не только дают значительное уменьшение расходов на энергетические затраты, но и имеют очевидные экологические  плюсы.

 

1.1 Основные направления эффективного энергопотребления

 

Энергосбережение на предприятии: технологии и новые возможности.

К сожалению, энергосбережение на предприятиях, как правило, оставляет  желать лучшего. На большинстве фабрик и заводов установлены высоко мощные электродвигатели, расходующие  до 60% больше энергии, чем это необходимо. Для оптимизации процесса применяются электроприводы со встроенными функциями снижения энергопотребления. Благодаря гибкому изменению частоты их вращения в зависимости от нагрузки энергосбережение может составить 30-50%.

Сокращение тепловых потерь и энергосбережение в зданиях  разного назначения.

Более 30% всех энергоресурсов тратится на отопление жилых, офисных  и производственных зданий. Поэтому  технологии энергосбережения в зданиях  разного назначения неэффективны без  снижения непродуктивных потерь тепла.

Важнейшим мероприятием по энергосбережению в зданиях станут также установка батарей отопления с автоматической регуляцией. Применение систем вентиляции, имеющих функцию повторного использования тепловой энергии, позволят сберечь еще больше энергии.

В последние годы появилась  новые технологии энергосбережения – пассивные дома, по сути обогреваемые за счет тепла, выделяемого людьми и  электроприборами. По экономичности  такие жилища в 10 раз превосходят  типовые «хрущевки». При массовом строительстве пассивных домов потенциал энергосбережения составит не меньше 30-40% энергопотребления страны. Теперь рассмотрим лестницы, коридоры, склады и другие помещения такого же типа. Энергосбережение достигается за счет не постоянного использования освещения. Лестницей в многоэтажном доме пользуются крайне редко. В таких условиях лучше использовать светильники с датчиками движения, которые последовательно включают лампы по мере движения человека или светильники, которые включаются по звуку.

Энергосбережение в школе: долгосрочный вклад в будущее.

Успешность мероприятий  по энергосбережению невозможна без массового распространения информации об экономии энергии среди широких масс населения. В настоящее время в нашей стране запускаются кампании по внедрению технологий энергосбережения в зданиях разного назначения: не только на предприятиях, но и, например, в школах. Энергосбережение в школе имеет огромный потенциал. С детства, привыкнув к бережному отношению к электроэнергии, в будущем нынешние школьники смогут совершить прорыв в энергосбережении во всей стране. В современных школах активно внедряются экологические программы, выпускаются пособия, проводится обучение, внеклассные занятия, конкурсы на лучшие проекты на тему «Энергосбережение» и т.д. Все эти меры позволяют нам почувствовать уверенность в благополучном экологическом будущем нашей планеты.

 

1.2 Современные технологии энергосбережения

 

Роторно-пульсационные установки  для отопления и горячего водоснабжения.

Такие генераторы позволяют  нагревать воду, инициируя в ней  за счет высоких скоростей вращения ротора (5 000 об/мин.) физико-химические процессы, сопровождающиеся большим  выделением тепловой энергии. Ротор  аппарата приводится во вращение при  помощи электродвигателя. Данные тепловые генераторы обладают высокой эффективностью, коэффициент преобразования энергии  составляет около 100%. Причем, чем выше мощность установки, тем выше ее эффективность  за счет увеличения удельной поверхности  ротор-статор.

Min мощность теплового генератора - 5 кВт,

Max - ограничена только доступной мощностью электродвигателя и выделенной мощностью у потребителя.

Такие тепловые генераторы используются для горячего водоснабжения, для автономного отопления зданий и сооружений.

Преимущества роторно-пульсационного нагревателя:

Относительная дешевизна  по сравнению с котельными установками.

Малые габариты установки  и простота монтажа к действующей  системе отопления.

Автоматическое управление позволяет оборудованию работать без  присутствия персонала.

Не требуется специальная  водоподготовка.

В сравнении с газовой  котельной, не требуется выделения  лимитов на газ.

Отсутствуют выбросы продуктов  горения, то есть, генератор является экологически чистым.

Значительная экономия средств  и быстрый срок окупаемости, в  случае замены центрального отопления (от теплосетей) и горячего водоснабжения  на гидротеплогенератор.

Принцип работы роторно-пульсационного генератора.

Принцип работы роторно-пульсационного генератора заключается в прокачке жидкости через систему ротор-статор, где линейные скорости потока жидкости достигают 50-100 м/сек и, за счет больших растягивающих напряжений, приводят к возникновению в жидкости кавитационных процессов, обеспечивающих ее разогрев.

Суть процессов роторно-пульсационного генератора.

Суть процессов состоит  в возникновении и схлопывании  пузырьков, содержащих пар или газ  при адиабатическом нагреве вплоть до 10000 С. Происходит генерация тепла  самой жидкостью, без теплообменных  поверхностей обеспечивает очень эффективный  процесс разогрева. КПД гидротеплогенератора (отношение полученной тепловой энергии к затраченной электрической энергии) близок к единице.

 

 

 

 

Классификация источников

Тип источников Преобразуют в энергию   

Ветряные движение воздушных масс   

Геотермальные тепло планеты   

Солнечные электромагнитное излучение солнца   

Гидроэнергетические движение воды в реках или морях   

Биотопливные теплоту сгорания возобновляемого топлива (например, спирта) 

 

Актуальность темы определяется растущим значением альтернативных источников энергии в энергетике разных стран.

 

2. Основные альтернативные источники энергии

2.1 Энергия ветра

 

Уже очень давно, видя, какие  разрушения могут приносить бури и ураганы, человек задумывался  над тем, нельзя ли использовать энергию  ветра.

Ветряные мельницы с крыльями-парусами из ткани первыми начали сооружать  древние персы свыше 1,5 тыс. лет  назад. В дальнейшем ветряные мельницы совершенствовались. В Европе они  не только мололи муку, но и откачивали воду, сбивали масло, как, например в  Голландии. Первый электрогенератор был  сконструирован в Дании в 1890 г. Через 20 лет в стране работали уже сотни  подобных установок.

Энергия ветра очень велика. Ее запасы по оценкам Всемирной метеорологической  организации, составляют 170 трлн. кВт*ч в год. Эту энергию можно получать, не загрязняя окружающую среду. Но у ветра есть два существенных недостатка: его энергия сильно рассеяна в пространстве и он непредсказуем – часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломает ветряки.

Строительство, содержание, ремонт ветроустановок, круглосуточно работающих в любую погоду под открытым небом, стоит недешево. Ветроэлектростанция такой же мощности, как ГЭС, ТЭЦ или АЭС, по сравнению с ними должна занимать большую площадь. К тому же ветроэлектростанции небезвредны: они мешают полетам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями, создавая помехи приему телепередач в близлежащих населенных пунктах.

Принцип работы ветроустановок очень прост: лопасти, которые вращаются за счет силы ветра, через вал передают механическую энергию к электрогенератору. Тот в свою очередь вырабатывает электроэнергию.

Для получения энергии  ветра применяют разные конструкции: многолопастные "ромашки"; винты  вроде самолетных пропеллеров с  тремя, двумя и даже одной лопастью (тогда у нее есть груз противовес); вертикальные роторы, напоминающие разрезанную  вдоль и насажанную на ось бочку; некое подобие "вставшего дыбом" вертолетного винта: наружные концы  его лопастей загнуты вверх и  соединены между собой. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления. Остальным приходится разворачиваться по ветру.

Чтобы как-то компенсировать изменчивость ветра, сооружают огромные "ветреные фермы". Ветродвигатели там стоят рядами на обширном пространстве и работают на единую сеть. На одном  краю "фермы" может дуть ветер, на другом в это время тихо. Ветряки  нельзя ставить слишком близко, чтобы  они не загораживали друг друга. Поэтому  ферма занимает много места. Такие  фермы есть в США, во Франции, в  Англии, в Украине (АР Крым), а в  Дании "ветряную ферму" разместили на прибрежном мелководье Северного  моря: там она никому не мешает и  ветер устойчивее, чем на суше.

Чтобы снизить зависимость  от непостоянного направления и  силы ветра, в систему включают маховики, частично сглаживающие порывы ветра, и  разного рода аккумуляторы. Чаще всего  они электрические. Но применяют  также воздушные (ветряк нагнетает  воздух в баллоны; выходя оттуда, его  ровная струя вращает турбину  с электрогенератором) и гидравлические (силой ветра вода поднимается  на определенную высоту, а, падая вниз, вращает турбину). Ставят также электролизные  аккумуляторы. Ветряк дает электрический  ток, разлагающий воду на кислород и  водород. Их запасают в баллонах и  по мере необходимости сжигают в  топливном элементе (т.е. в химическом реакторе, где энергия горючего превращается в электричество) либо в газовой  турбине, вновь получая ток, но уже  без резких колебаний напряжения, связанного с капризами ветра.

Ветроэнергетика является наиболее развитой сферой практического использования  природных возобновляемых энергоресурсов. Суммарная установленная мощность крупных ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире оценивается сегодня  в 44000 МВт. Единичная мощность наиболее крупных ветряных установок превышает 1 МВт. Во многих странах появилась  даже новая отрасль - ветроэнергетическое  машиностроение. Мировыми лидерами в  ветроэнергетике являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия и т.д. В частности, Германия планирует к 2030 году производить при помощи ветра до 30% всей электроэнергии страны. Достаточно широкое распространение ветроэнергетических установок объясняется их относительно невысокими удельными капиталовложениями по сравнению с другими возобновляемыми энергоисточниками.

 

2.2 Геотермальная энергия

 

Геотермальная энергия - это  энергия тепла, которое выделяется из внутренних зон Земли на протяжении сотен миллионов лет. По данным геолого-геофизических  исследований, температура в ядре Земли достигает 3 000-6 000 °С, постепенно снижаясь в направлении от центра планеты к ее поверхности. Извержение тысяч вулканов, движение блоков земной коры, землетрясения свидетельствуют о действии мощной внутренней энергии Земли. Ученые считают, что тепловое поле нашей планеты обусловлено радиоактивным распадом в ее недрах, а также гравитационной сепарацией вещества ядра.