Napiši vsaj tri obnovljive vire energije. Obnovljivi viri energije: nova revolucija ali nov balon

Predložitev vašega dobrega dela v bazo znanja je preprosta. Uporabite spodnji obrazec

Študenti, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki bazo znanja uporabljajo pri študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.

Podobni dokumenti

Vrste netradicionalnih obnovljivih virov energije, tehnologije za njihov razvoj. Obnovljivi viri energije v Rusiji do leta 2010. Vloga netradicionalnih in obnovljivih virov energije pri reformi elektroenergetskega kompleksa Sverdlovske regije.

povzetek, dodan 27.02.2010

Značilnosti obnovljivih virov energije: glavni vidiki uporabe; prednosti in slabosti v primerjavi s tradicionalnimi; možnosti za uporabo v Rusiji. Načini pridobivanja električne in toplotne energije iz energije sonca, vetra, zemlje, biomase.

tečajna naloga, dodana 30.07.2012

Dinamika razvoja obnovljivih virov energije v svetu in Rusiji. Vetrna energija kot veja energetike. Zasnova vetrnega generatorja je naprava za pretvorbo kinetične energije toka vetra. Obeti za razvoj vetrne energije v Rusiji.

povzetek, dodan 04.06.2015

Uporaba obnovljivih virov energije, njihov potencial, vrste. Uporaba geotermalnih virov; Ustvarjanje sončne plošče; biogorivo. Energija svetovnega oceana: valovi, oseke in tokovi. Ekonomska učinkovitost rabe vetrne energije.

povzetek, dodan 18.10.2013

Obstoječi viri energije. Svetovne zaloge energije. Problemi iskanja in uvajanja neskončnih ali obnovljivih virov energije. Alternativna energija. Vetrna energija, slabosti in prednosti. Načelo delovanja in vrste vetrnih generatorjev.

tečajna naloga, dodana 3.7.2016

Pomen iskanja nekonvencionalnih metod in virov pridobivanja energije, predvsem obnovljivih. Delovanje malih hidroelektrarn, razvoj industrijske vetrne energije. Značilnosti sončnih, plimskih in oceanskih elektrarn.

predmetno delo, dodano 15.12.2011

Uporaba obnovljivih virov energije. Energija sonca, vetra, biomase in padajoče vode. Pridobivanje električne energije iz geotermalnih virov. Bistvo geotermalne energije. Geotermalne elektrarne s kombiniranim ciklom.

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. Energija vetra. 5

1.3. Hidroenergija. 7

1.4 Sončna energija. 9

1.5 Energija iz biomase. 11

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 vse bolj razmišlja o alternativnih virih energije. To je pomembnost 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 Značilna lastnost OVE je cikličnost njihovega obnavljanja, kar omogoča uporabo teh virov brez časovnih omejitev.

Med obnovljive vire energije običajno spada energija sončno sevanje, vodni tokovi, veter, biomasa, toplotna energija zgornjih plasti zemeljska skorja in ocean.

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 energijsko bilanco. Vendar pa je v zadnjih letih svet postal še posebej opazen znanstveni in tehnološki napredek pri gradnji naprav za izrabo 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 ponovno 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 visokih 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.

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. TO neželeni učinki Delovanje takšnih naprav mora vključevati prisotnost nizkofrekvenčnih vibracij, ki nastanejo zaradi neravnovesja rotorja.

Trg vetrne energije je eden najbolj dinamično razvijajočih se na svetu. Njena rast v letu 2009 je bila 31-odstotna. 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 velikih vodnih mas za njimi. Omeniti velja tudi, da je proizvodnja hidroenergije okolju prijazen proces. A zaenkrat služi le ljudem večina hidroelektrični potencial zemlje. 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 pod pritiskom v mehanska energija vrtenje 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 vodno telo, 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 najprimernejše lokacije za sončne postaje.

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 od najpomembnejše težave svet – krčenje 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 približno 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 veliko.

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

Vrste obnovljivih virov energije

Obnovljivi viri energije, katerih viri se z uporabo ne zmanjšujejo, so: sončna energija, vetrna energija, hidroenergija, energija plimovanja in valov, 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 prihaja iz sončni žarki na površini 100´100 km 2, ki 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 sestavni del sprejeti ukrepi za varčevanje z energijo za zmanjšanje odvisnosti od uvoženih 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 tej smeri v številnih državah priznano kot eno 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 za financiranje 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 skupna instalirana moč sončne elektrarne je več kot 100 GW, geotermalna več kot 6000 MW, vetrna energija več kot 280 GW, plimovanje 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

7 Obnovljivi viri energije

7.1. Obnovljiva energija

Tabela 7.1 - Potencialne zaloge virov energije na Zemlji

Energija fosilnih goriv

Energija iz 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

Indikator

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 integracijo sončnih kolektorjev v strešni material streh.

Delovna tekočina v kolektorjih je voda, v zimsko obdobje- 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 podeželska območja. 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 izobraževalnih in izobraževalni proces 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 izboljšano organizacijo obštudijskih dejavnosti študentov.

izboljšati delati skupaj družine in šole za vzgojo konkurenčne, socialno prilagojene osebnosti.

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. Nizek potencial toplotna energija zemlja, zrak, voda z uporabo posebnih hladilnih tekočin. 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 izpuščajo 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. Pri pridobivanju, predelavi in transportu fosilnih goriv ni 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. Predvsem 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

Ta vrsta energije je v Rusiji predstavljena predvsem z velikimi hidroelektrarnami, 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 določeni 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 popolna varnost za okolje (vendar trenutno pri proizvodnji fotovoltaičnih celic in v njih samih, 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 sončna energija se 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.

Energija vetra- 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 -zahodno in južno od evropskega dela Rusije: Leningradska 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 površine zemlje segreje do vrelišča, zaradi česar se lahko vodna para dovaja turbinam za proizvodnjo toka . Vroča voda naravni izviri (gejzirji) se lahko uporabljajo 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, njegove glavne sestavine so: metan (CH4, približno 70 %), ogljikov dioksid (CO2, približno 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

IN zadnja desetletja raba obnovljivih virov energije postaja vse bolj tema različnih znanstvenih študij, srečanj in zborovanj. Ljudje začnejo razumeti, da s črpanjem virov zase povzročamo nepopravljivo škodo planetu. In z razvojem tehnološkega napredka človeštvo potrebuje vedno več energije. Če so pred nekaj desetletji eksperimentalne naprave, ki pretvarjajo vetrno ali sončno energijo v električno in toplotno energijo, povzročale sarkastične nasmehe, so zdaj ti viri že postali razširjeni in postali povsem običajni.

Toda vsi ne vedo, da v dizajnih mnogih sodobne naprave uporabljajo se tehnologije, ki uporabljajo netradicionalne in obnovljive vire energije. Na primer, proizvajalci Bosh proizvajajo kotle za ogrevanje in toplo vodo in so ustvarili več modelov, ki so povezani s sončnimi kolektorji. Zaradi tega koraka se je učinkovitost kotlov povečala za 110 %. Izkazalo se je, da ozračje prejme veliko manj škode v obliki produktov zgorevanja zemeljskega plina, ljudje pa zaradi zmanjšanja porabe plina in s tem plačila zanj dobijo znatne prihranke.

Prednosti varčnih naprav, ki jih poganjajo obnovljivi viri energije, so jasne in zdaj se znanstveniki in industrijalci soočajo z glavno nalogo, da izvedejo najobsežnejšo informacijsko kampanjo, ki bi človeštvo pripeljala do izbire okolju prijaznih tehnologij.

Kaj je obnovljiva energija

Obnovljiva energija ima še več imen. To je »regenerativna energija« in »zelena energija«, torej energija, ki je proizvedena iz naravnih virov, njeno pridobivanje pa sploh ne škoduje okolju. Zaloge takšne energije so neizčrpne, njihova velikost je neomejena, sodeč po standardih človeštva.

Popolnoma nemogoče je povezati predvidljivo prihodnost ljudi in na primer življenjsko dobo sonca. Nedavno so znanstveniki objavili število let, ki so jih izvedli, po katerem bo sonce popolnoma ugasnilo. To je 5 milijard let. Resnično želim verjeti, da bo življenje na Zemlji ves ta čas cvetelo in da bodo ljudje živeli in bili zdravi. Lahko pa že domnevamo, da bo število ljudi na planetu raslo, kot je zdaj. Potrebovali bodo poceni energente. Tehnologije obnovljivih virov energije bodo edini izhod v tej zadevi, pod pogojem, da se ohrani planet, njegovo bogastvo flore in favne, podnebna raznolikost, lepota pokrajine, čist zrak, voda, zemlja in podtalje.

Zato so tehnologije za proizvodnjo energije z uporabo vetra, sonca, dežja, geotermalnih virov, rek, morij in oceanov itd. že tako zelo dobrodošle. Vse to so obnovljivi viri energije. Ne glede na to, koliko človek porabi takšne energije, je nikoli ne bo zmanjkalo. Vedno bo pihal veter, ki bo povzročal oseke in oseke, reke bodo s svojo močjo vedno vrtele lopatice hidravličnih turbin, sončni kolektorji bodo zagotavljali toploto stanovanjske zgradbe in velike ustanove.

Energetska učinkovitost in varčevanje z energijo v Rusiji

Ti dve smeri sta vključeni v splošni strateški razvojni načrt Rusije; Za državo je resnično koristno, da se v Rusiji dejansko uporabljajo obnovljivi viri energije. Če obrat porablja poceni in enostavno pridobljeno energijo, se bodo stroški proizvodnje znižali. Hkrati se bo cena blaga v trgovini znižala, kar bo povzročilo zmanjšanje socialne napetosti, skupni dobiček podjetja pa se bo povečal. To pomeni, da se bodo ustvarila nova delovna mesta, razvile se bodo nove tehnologije in znatno povečala raven sredstev, ki jih podjetje prenese v obliki davkov.

Če lastnik zasebne hiše preide na porabo obnovljivih virov energije, potem bo država spet imela veliko korist od tega koraka. Najprej bo nabavil najnovejšo opremo, ki trenutno ni poceni. Drugič, oseba ne bo potrebovala centralnih komunikacij do svojega doma. In tretjič, vpliv na okolje bo zmanjšan na minimum, zato bo država porabila veliko manj sredstev za okoljske dejavnosti.

Motivi za celotno Rusijo so jasni, najtežje ostaja - naučiti ruske državljane sklepati ne samo na podlagi lastnih stroškov, ampak tudi z vidika varčevanja z naravnimi viri. Prebivalstvu je treba sporočiti, da lahko obnovljivi in neobnovljivi viri energije različno vplivajo ne le na počutje, temveč tudi na zdravje in pričakovano življenjsko dobo naroda.

Nafta, plin, šota, premog - vse to so znani, učinkoviti, a neobnovljivi viri. Da, če pogledamo na vprašanje z vidika danes živečih in celo njihovih otrok in vnukov, bo vsega tega dovolj za naše stoletje. Toda onesnaževanje zraka nastane večinoma prav s produkti izgorevanja teh virov, bolezni zaradi umazanega zraka (astma, alergije, imunska pomanjkljivost, srčne bolezni, rak itd.) pa so že problem današnjih živečih.

Uporaba obnovljivih virov energije ne le znižuje stroške proizvodnje in porabe, temveč tudi čisti ozračje in izboljšuje naše zdravje. In to je tudi velika korist za državo, saj je zdrava družba porok za visoke gospodarske kazalnike, dosežke v znanosti, kulturi in umetnosti itd.

Znanstveniki ugotavljajo, da ima naša država ogromen potencial za razvoj uporabe tehnologij za varčevanje z energijo. Dosežemo lahko 40 % celotne porabe energije. To pomeni, da bo 40 % energije proizvedene iz obnovljivih virov. To je 400 milijonov t.e. Za referenco: 1 t.u.t. – je zgorevalna toplota 1 kilograma standardnega goriva. To pomeni, da lahko zamenjamo alternativnih virov

400 milijonov kilogramov goriva na leto, ki je drago in povzroča škodljive emisije. To je obnovljiva energija v Rusiji, in če govorimo o svetu kot celoti, potem je ta številka 20 milijard t.e. na leto! To je več kot polovica vseh virov goriva in energije.

Ruska vlada je razvila številne dokumente, ki določajo pravila za uvedbo energetsko učinkovitih tehnologij v naši državi. Njihov učinek je izračunan do leta 2030.

Zelo zanimivo je mnenje ekonomskih analitikov na temo uvajanja tehnologij, ki uporabljajo obnovljive vire energije v Rusiji. Opazili so, da ima razlog, da veliki poslovni subjekti uporabljajo najnovejše dosežke, proizvodnjo okolju prijaznih naprav, dva motiva. Glavni motiv je ekonomski. Če tehnologija proizvajalcu ali uporabniku prinaša dobiček, se jo uporabi in implementira. Toda izboljšanje okolja je vedno sekundarni motiv; Mentaliteta, kaj storiti!

Obnovljivi viri energije: svetovni trendi

Opazen je zelo zanimiv trend v tej smeri - vse vrste obnovljivih virov energije se najhitreje razvijajo in uporabljajo v državah v razvoju in revnih državah. Seveda niso blizu stroškovnim številkam naprednih držav, vendar so po stopnjah razvoja pred nami in precej samozavestni.

Leta 2012 so bili projekti na področju obnovljivih tehnologij ustvarjeni in razviti v 138 državah. Dve tretjini tega števila sta države v razvoju. Nesporni vodja med njimi je Kitajska, ki je leta 2012 povečala proizvodnjo električne energije iz sončne energije za 22 %, po državnih cenah je prejela 67 milijard dolarjev! Podobno močno povečanje razvoja energetsko učinkovitih in okolju prijaznih tehnologij se je zgodilo v Maroku, Južni Afriki, Čilu, Mehiki in Keniji. Bližnji vzhod in Afrika sta v svojih regijah dosegla sijajne rezultate. ZN je opozoril, da zahvaljujoč temu vsem državam je bil zagotovljen dostop do sodobnih energetskih storitev, stopnja povečanja učinkovitosti rabe alternativne energije na Zemlji se je podvojila in obstajala je jasna možnost, da do leta 2030 alternativna energija bo prehitel standardnega.

V razvitih državah izvajajo vrsto ukrepov za pospešitev gradnje elektrarn na obnovljive vire energije. Na Japonskem so na primer tisti, ki nameščajo sončne kolektorje, upravičeni do preferencialnih tarif in subvencij za gradnjo in montažo.

Hidroelektrarne

V teh strukturah se električna energija proizvaja iz energije padajoče vode. Zato so takšni objekti zgrajeni na rekah z velik tok in razlike v višini na tleh. Poleg tega, da reka nikoli ne preneha teči, proizvodnja energije ne povzroča škode okolici. Svetovna skupnost na ta način prejme do 20 % vse električne energije. Vodilne v tej panogi so države, v katerih teče veliko število visokovodnih rek: Rusija, Norveška, Kanada, Kitajska, Brazilija in ZDA.

Biogoriva

Biogoriva so najrazličnejši obnovljivi viri energije. Gre za odpadke iz različnih industrij: lesnopredelovalne, kmetijstvo. In preprosto gospodinjske smeti so dragocen vir energije. Prav tako se pri proizvodnji alternativne energije uporabljajo odpadki iz gradnje, krčenja gozdov, proizvodnje papirja, kmetij, odpadki z mestnih odlagališč in naravno proizvedeni metan.

IN v zadnjem času V tisku se pojavlja vedno več informacij, da postajajo viri, ki prej sploh niso mogli biti gorivo, gorivo. To je kmetijski gnoj, to je gnila trava, to je rastlinsko in živalsko olje. Izdelkom, predelanim iz teh virov, se doda malo dizelskega goriva in se nato uporabi za predvideni namen - za polnjenje avtomobilov! Emisije takšnega goriva so velikokrat manj strupene, kar je še posebej pomembno v velemestih. Zdaj znanstveniki razvijajo recept in tehnologijo za proizvodnjo biogoriv brez dodajanja dizla.

Veter

Tehnologija mlinov na veter je znana že od antičnih časov. Šele v 70. letih prejšnjega stoletja so ljudje začeli izumljati vetrnice kot vire alternativne energije. Nastale so prve vetrne elektrarne. Že v 80. letih 20. stoletja so se po vaseh začele pojavljati cele vrste generatorjev, ki so vetrno energijo pretvarjali v električno. Zdaj so vodilni po številu takšnih elektrarn Nemčija, Danska, Španija, ZDA, Indija in ista napredna Kitajska. Posebnost namestitev takšnih struktur sploh ni poceni. Vetrna elektrarna se ne povrne zelo hitro, gradnja vetrnih elektrarn pa zahteva začetno investicijo.

Geotermalna energija

Geotermalne elektrarne delujejo na toploto naravnih toplih vrelcev, jo pretvarjajo v električno energijo in oskrbujejo bivalne prostore bližnjih naselij s toplo vodo. Prva tovrstna elektrarna je leta 1904 začela obratovati v Italiji. Poleg tega še vedno deluje in precej uspešno! Zdaj so takšne postaje zgrajene v 72 državah po vsem svetu, pri čemer prednjačijo ZDA, Filipini, Islandija, Kenija in Rusija.

Ocean

Plimovanje na obalnih območjih oceana je tako močno, da lahko njihovi tokovi proizvedejo precej veliko energije. Jez ločuje zgornji in spodnji bazen; ko se voda premika, se lopatice turbine vrtijo, kar poganja generator električne energije. Shema je preprosta, kot vse, kar je povezano z obnovljivimi viri energije. Na planetu je le 40 takšnih postaj, saj je le malokje narava izpolnila osnovni pogoj - višinsko razliko v bazenih 5 metrov. Postaje za plimovanje so bile zgrajene v Franciji, Kanadi, na Kitajskem, v Indiji in Rusiji.

V zadnjem času postaja vse bolj priljubljena tehnologija »pasivnega hlajenja in ogrevanja«. Zahvaljujoč njej ni potrebe po ogrevanju ali hlajenju bivalnega prostora, zato se okolju prijazna energija pridobiva iz notranjih virov same hiše. Tehnologija vključuje pravilno arhitekturno rešitev, skladnost z velikostjo oken in naklonom nadstreškov, strukturo sten in stropov ter uporabo notranjih ventilatorjev in dreves, posajenih v bližini hiše. Zelo zanimiva in učinkovita tehnologija, preizkušena v več kot enem stanovanjskem objektu.

Nekaj besed o prihodnosti

Prihodnost se danes zdi nekoliko naivna, tako kot so se nekoč zdeli smešni sončni kolektorji in vetrne elektrarne. Danes znanstveniki napovedujejo razvoj tehnologije vodikovega goriva, energijo fuzije vodikovih atomov v atom helija z ogromnim sproščanjem energije, načrtujejo pa tudi sprejemanje sončne energije s pomočjo zemeljskih satelitov in uporabo energije črnih lukenj. Z eno besedo, vse teorije so izjemno zanimive. Kdo ve, morda bodo čez 5-10 let vse črne luknje v naši galaksiji ogrevale naše domove. Glavna stvar je, da naš planet živi, je čist in varen!

Nemčija: Stavite na obnovljivo energijo

Po zveznem zakonu o elektroenergetiki 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 hladilnih tekočin, nizko potencialna toplotna energija zemlje, zraka, vode z uporabo posebnih hladilnih tekočin; 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.

Žal vse možne tehnologije danes 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 energetski problemčlovečnost. 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.

OBNOVLJIVI VIRI ENERGIJE, tokovi energije, ki stalno obstajajo ali se občasno pojavljajo v okolju. Glavni obnovljivi viri energije so: sončno sevanje, hidroenergija, vetrna energija, biomasa, morski in oceanski tokovi, energija plimovanja, toplotna energija iz Zemljine notranjosti (geotermalna energija). Potencialne zaloge obnovljivih virov energije močno presegajo vse prihodnje potrebe človeštva po energiji, pa tudi potencial neobnovljivih virov energije (organsko in jedrsko gorivo). Uporaba obnovljivih virov energije (netradicionalna energija) bo rešila probleme zmanjševanja zalog neobnovljivih virov goriva in energije, zagotavljanja energetskih virov decentraliziranim porabnikom in regijam z dostavo goriva na dolge razdalje ter znižanja stroškov njegovega dostava. Tehnični potencial ruskih obnovljivih virov energije je približno 4,6 milijarde ton ekvivalenta goriva (toe) na leto (v Ruska federacija predpostavlja se, da je tonski ekvivalent goriva za premog 29,3·10 9 J; v Evropi in ZDA je ekvivalent tone goriva za nafto enak 41,8 10 9 J), kar presega sodoben nivo Poraba energije v Rusiji, ki znaša približno 1,2 milijarde t.e. na leto.

Sončno sevanje (najmočnejši vir energije na Zemlji) se močno razlikuje glede na čas dneva, stanje ozračja in letni čas. Letni tok sončnega sevanja na Zemlji se giblje v območju 3000-8000 MJ/m2 na leto (800-2200 kWh/m2). Letna količina sončne energije na površju Zemlje je 25-krat večja od energije vseh dokazanih svetovnih zalog premoga in 3-5 tisočkrat večja od energije, ki jo letno porabi človeštvo. V Rusiji je gospodarski potencial uporabe sončne energije enak 2300 milijonom t.e., razvitih pa je bilo 12,5 milijona t.e.

Sončna energija se lahko uporablja za proizvodnjo električne energije z neposredno pretvorbo v električno energijo s pomočjo solarnih panelov (glej tudi Solarna tehnologija, Sončna elektrarna).

Viri hidroenergije so ocenjeni glede na količino energije, ki jo je mogoče pridobiti, če so blokirane vse glavne reke na planetu, kar ustreza 9802 milijardam kWh, vključno z 852 milijardami kWh (približno 8,7% svetovnih rezerv) je gospodarski potencial ruske hidroelektrarne. virov. Največje zaloge hidroenergije imajo Kitajska, Rusija, ZDA in Brazilija. V Rusiji so glavni vodni viri (približno 80%) v redko poseljenih območjih Sibirije in Daljnega vzhoda (približno 10% je bilo razvitih). Zato se zdi ustvarjanje velikih hidroelektrarn na teh območjih neupravičeno tako z ekonomskega kot okoljskega vidika (povzročilo bo poplavljanje velikih območij tajge). Proizvodnja sodobnih hidravličnih enot z zmogljivostjo 10-5860 kW omogoča nadaljevanje gradnje malih hidroelektrarn v Rusiji. Gospodarski potencial izkoriščanja malih hidroelektrarn je enak 125 mio t.e., razvitih pa je 65 mio. (leta 2003 je bilo okoli 50 mikrohidroelektrarn z močjo od 1,5 do 50 kW) (glej Hidroenergija).

Uporaba vetrne energije se razlikuje po različnih regijah Zemlje. V Rusiji je gospodarski potencial vetrne energije enak 2000 milijonom t.e., razvitih je bilo 10 milijonov t.e. (glej Vetrna elektrarna, Vetrna energija).

Biomasa, pridobljena iz kmetijskih pridelkov, gozdarstva, ribogojstva, industrijskih in gospodinjskih organskih odpadkov, se uporablja za proizvodnjo energije in biogoriv (energetska kmetija). Glavni namen predelave surovin bi lahko bil izključno pridobivanje energije, bolj donosno pa je biomaso uporabiti za proizvodnjo biogoriv (na primer metilnega alkohola). V Rusiji je gospodarski potencial energije iz biomase enak 53 milijonom t.e., razvitih pa je bilo 35 milijonov t.e. (2005). Obstaja tehnični razvoj za uporabo bioplina kot goriva za vozila (glej Bioplin, Biomasa).

Oceanski viri vključujejo energijo tokov v Svetovnem oceanu, plimovanje, valovanje, mešanje sladke in slane morske vode, temperaturne razlike (gradiente), ki obstajajo med površinskimi in globokimi plastmi vode v tropskih predelih oceanov. Za tehnično izvedbo je priporočljivo razviti le največje tokove, plimovanja z veliko amplitudo, območja oceana z znatno razliko v slanosti med rečnim tokom in morsko vodo ter s temperaturno razliko 20°C, pri kateri se Carnotov cikel izvaja. mogoče učinkovito izvajati. Delovanje plimskih elektrarn (TE) temelji na pretvorbi energije plimovanja. Najbolj znani sta: 240 MW sončna elektrarna, ki se nahaja v Bretanji (Francija) in majhna 400 kW pilotna elektrarna v zalivu Kislaya na obali Barentsovega morja (Rusija). Obetavni projekti za razvoj energije plimovanja v Rusiji vključujejo TE Mezen na Belem morju (19.200 MW), TE Tugur na Ohotskem morju (7980 MW). V Svetovnem oceanu temperaturna razlika med toplimi površinskimi vodami in hladnejšimi vodami (dna) doseže 20°C. To zagotavlja stalno dopolnjevanje zaloge toplotne energije, ki jo je mogoče pretvoriti v druge vrste (mehansko, električno).

Geotermalni viri kopičijo neizčrpno količino energije v drobovju zemlje. Vire, primerne za industrijsko uporabo, delimo na hidrogeotermalne in petrogeotermalne (glej članek Geotermalni viri). Hidrogeotermalni viri (vključno s toplovodnimi sistemi) so veliko bolj razširjeni kot sistemi, ki proizvajajo pregreto paro (približno 240 ° C) pod tlakom do 3,5 MPa, z majhno vsebnostjo drugih plinov, odsotnostjo (ali nizko vsebnostjo) vode (znano kot tudi sistemi s suho paro). Para, ki je običajno visoke kakovosti (vsebuje majhno količino trdnih delcev), se lahko takoj po pridobivanju iz tal pošlje v običajno parno turbino za proizvodnjo električne energije. Prva geotermalna elektrarna Pauzhetskaya v Rusiji z močjo 5 MW, ki je bila kasneje povečana na zmogljivost 11 MW, je bila ustanovljena leta 1967 na južnem koncu polotoka Kamčatka. V geotermalni elektrarni Verkhnemutnovskaya z zmogljivostjo 12 MW in geotermalni elektrarni Mutnovskaya z zmogljivostjo 80 MW (Kamčatka) se kot hladilno sredstvo uporablja para iz lokalnega nahajališča (tlak 0,8 MPa). Leta 1989 je bila na Severnem Kavkazu ustanovljena poskusna Stavropolska geotermalna elektrarna, kjer se kot hladilno sredstvo uporablja termalna voda s temperaturo 165 °C, pridobljena iz globine 4,2 km. Na otoku Iturup (regija Sahalin) deluje oceanska geotermalna elektrarna s skupno močjo 30 MW. Geotermalna elektrarna Kurilskaya z zmogljivostjo 0,5 MW deluje. Nahajališča parno-hidrotermalnih virov so v Rusiji na voljo samo na Kamčatki in Kurilskih otokih, zato geotermalna energija ne more igrati pomembne vloge v nacionalnem merilu, vendar je za ta območja, katerih oskrba z energijo je v celoti odvisna od uvoženega goriva, geotermalna energija energije lahko korenito reši problem oskrbe z energijo (glej tudi Geotermalna elektrarna) .

Okoljski vidik. Obstaja mnenje, da je pridobivanje električne energije iz obnovljivih virov popolnoma okolju prijazna možnost. To ne drži povsem, saj imajo ti viri energije bistveno drugačen obseg vplivov na okolje v primerjavi s tradicionalnimi elektrarnami na fosilna goriva. Uporaba obnovljivih virov energije lahko povzroči spremembe toplotna bilanca, zatemnitev velikih površin s sončnimi koncentratorji (sončna energija); vplivi hrupa, lokalne podnebne spremembe, nevarnost za selitvene ptice in žuželke (energija vetra); sproščanje trdnih delcev, rakotvornih in strupenih snovi, ogljikov dioksid, bioplin (bioenergija); pojav bioloških anomalij pod vplivom hidrodinamičnih in toplotnih motenj, periodično poplavljanje obalnih območij, obalna erozija, spremembe v gibanju obalnih peskov (hidrotermalna energija, energija plimovanja, valovi); spremembe nivoja podzemne vode, posedanje tal, zamakanje (geotermalna energija) itd.

Lit.: Boyles D. Bioenergija: tehnologija, termodinamika, stroški. M., 1987; Vasiliev L. L., Grakovich L. P., Hrustalev D. K. Toplotne cevi v sistemih z obnovljivimi viri energije. Minsk, 1988; Andreev V. M., Grilikhes V. A., Rumyantsev V. D. Fotoelektrična pretvorba koncentriranega sončnega sevanja. L., 1989; Sichkarev V.I., Akulichev V.A. Energijske postaje v oceanu. M., 1989; Labuntsov D. A. Fizični temelji energije. M., 2000.