Реферат: Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
Некоммерческое использование
биомассы (проще говоря, сжигание дров) наносит большой ущерб окружающей среде. Хорошо
известны проблемы обезлесевания и опустынивания в Африке, сведения тропических
лесов в Южной Америке. С другой стороны, использование древесины от
энергетических плантаций является примером получения энергии от органического
сырья с суммарными нулевыми выбросами диоксида углерода.
Низкопотенциальное тепло
также относят к возобновляемым источникам энергии. Использование систем
теплонасосного отбора рассеянного тепла поверхностных слоев грунта обеспечивают
более чем 3-х кратную экономию электроэнергии при выработке тепла.
Стоимость
возобновляемой энергии
Один из основных аргументов
против использования НВИЭ - их "дороговизна". Однако приведенные в
таблице 1 данные по средней стоимости электроэнергии, полученной от различных
источников энергии на электростанциях стран ЕС (в центах за кВт. ч),
свидетельствуют об обратном: одной из самых дорогих оказывается энергия,
полученная на АЭС. Все остальные источники (за исключением фотоэлектрических
станций) значительно дешевле.
Таблица 1.
Согласно официальным оценкам (Минтопэнерго),
экономический потенциал ВИЭ в России представлен в таблице 2.
Таблица 2.
Однако энергия большинства НВИЭ
обладает малой плотностью потоков энергии (рассеянностью или низким удельным
потенциалом) и нерегулярностью поступления, зависящей от климатических условий,
суточных и сезонных циклов. Поэтому для эффективного использования НВИЭ,
собственно ветра, солнца, морских волн и др., необходимо решить ряд инженерных
задач по созданию экономичных и надежных устройств и систем, воспринимающих,
концентрирующих и преобразующих эти виды источников энергии в приемлемую для
потребителя тепловую, механическую и электрическую энергию. Для обеспечения
бесперебойного энергоснабжения за счет НВИЭ, особенно автономных потребителей,
система должна быть укомплектована аккумуляторами и преобразователями. Особенно
перспективны гибридные системы, использующие одновременно два или несколько
видов НВИЭ, например солнце и ветер, взаимно дополняющих друг друга, в
сочетании с аккумулятором и резервным двигателем внутреннего сгорания в
качестве привода электрогенератора.
При существующем соотношении цен
на органическое топливо и оборудование уже сегодня имеются зоны экономически
эффективного применения НВИЭ и в России.
По электроэнергии - это районы
автономного электроснабжения, особенно использующие привозное топливо, а также
территории дефицитных энергосистем.
По теплу - это практически вся
территория России, особенно районы с привозным топливом, экологически
напряженные населенные пункты и города, а также места массового отдыха
населения.
Ветровая энергетика.
Использование энергии ветра
сегодня чрезвычайно динамично развивающаяся отрасль мировой энергетики. Если
суммарная установленная мощность ветровых энергоустановок (ВЭУ) в мире в 2000
году составляла 17,8 ГВт, то в 2002 году она достигла уже 31,1 ГВт. По данным
2002 г. странами-лидерами по установленной мощности (ГВт) ВЭУ являлись:
Германия - 12;
Испания - 4,8;
США - 4,7;
Дания - 2,9;
Индия - 1,7.
Тенденцией последних десятилетий
является непрерывный рост единичной мощности сетевых ВЭУ. Еще 10 лет назад
типичной ВЭУ в составе ветровых ферм была установка мощностью 300-500 кВт. В
2000-2002 годах серийной стала ВЭУ мощностью 1÷1,2 МВт. Некоторые фирмы
начали производить еще более крупные установки - до 4,5 МВт в основном для
применения на шельфе, где наиболее благоприятны характеристики ветра. Это
приводит к снижению стоимости установленного киловатта, которая сегодня
находится на уровне 1000 долл. /кВт, и стоимости вырабатываемой электроэнергии.
При благоприятных
характеристиках ветра стоимость электроэнергии, вырабатываемой крупной ветровой
фермой, приближается к стоимости на топливных электростанциях. Все крупные ВЭУ
работают совместно с сетью, и их суммарная мощность не должна превышать 15-20%
от емкости сети.
В России до недавнего времени
развитию ветроэнергетики не уделялось должного внимания. Разрабатывавшиеся в
конце прошлого века ВЭУ мощностью в 250 кВт не были доведены до необходимых
требований по надежности и эффективности. Аналогичной оказалась судьба
разработки ОКБ "Радуга" ВЭУ мощностью в 1 МВт. Поэтому практически
все крупные ВЭУ, действующие сегодня в России, укомплектованы импортными
агрегатами (Табл.3).
Таблица 3.
В отличие от производства
крупных ВЭУ, в России имеется довольна развитая производственная база по
выпуску автономных ветроустановок малой мощности: от 0,04 до 16 кВт, в том
числе ветро-дизельные агрегаты. Около 10 изготовителей готовы выпускать такие
ВЭУ, а некоторые из них (ЦНИИ "Электроприбор" г. Санкт-Петербург) поставляют
свои изделия заграницу. В России потенциальный рынок для таких установок велик,
однако, расширение выпуска не происходит из-за малого платежеспособного спроса.
Для более широких поставок заграницу, прежде всего в развивающиеся страны,
необходима сертификация установок по международным стандартам и наладка
гарантийного и сервисного обслуживания.
Малая
гидроэнергетика.
К малым ГЭС условно относят
гидроэнергетические агрегаты мощностью от 100 кВт до 10 МВт. Меньшие агрегаты
относятся к категории микро-ГЭС. Суммарная мощность малых ГЭС в мире сегодня
превышает 70 ГВт.
Малая гидроэнергетика за
последние десятилетия заняла устойчивое положение в электроэнергетике многих
стран мира. В ряде развитых стран установленная мощность малых ГЭС превышает 1
млн. кВт (США, Канада, Швеция, Испания, Франция, Италия). Они используются как
местные экологически чистые источники энергии, работа которых приводит к
экономии традиционных топлив, уменьшая эмиссию диоксида углерода. Лидирующая
роль в развитии малой гидроэнергетики принадлежит КНР, где суммарная
установленная мощность малых ГЭС превышает 13 млн. кВт. В развивающихся странах
создание малых ГЭС как автономных источников электроэнергии в сельской
местности имеет огромное социальное значение. При сравнительно низкой стоимости
установленного киловатта и коротком инвестиционном цикле малые ГЭС позволяют
дать электроэнергию удаленным от сетей поселениям.
В России энергетический
потенциал малых рек очень велик. Число малых рек превышает 2,5 млн., их
суммарный сток превышает 1000 км3 в год. По оценкам специалистов сегодняшними
доступными средствами на малых ГЭС в России можно производить около 500 млрд. кВтч
электроэнергии в год.
В середине прошлого века в
России работало большое количество малых ГЭС, однако, впоследствии предпочтение
было отдано крупному гидроэнергостроительству, и малые ГЭС постепенно
выводились из эксплуатации. Сегодня интерес к малым ГЭС возобновился. Несмотря
на то, что их экономические характеристики уступают крупным ГЭС, в их пользу
работают следующие аргументы. Малая ГЭС может быть сооружена даже при нынешнем
дефиците капиталовложений за счет средств частного сектора экономики,
фермерских хозяйств и небольших предприятий. Малая ГЭС, как правило, не требует
сложных гидротехнических сооружений, в частности, больших водохранилищ, которые
на равнинных реках приводят к большим площадям затоплений. Сегодняшние разработки
малых ГЭС характеризуются полной автоматизацией, высокой надежностью и полным
ресурсом не менее 40 лет. Малые ГЭС позволяют лучше использовать солнечную и
ветровую энергию, так как водохранилища ГЭС способны компенсировать их
непостоянство.
В 90-е годы в России проблема
производства оборудования для малых и микро-ГЭС в основном была решена. Особенно
привлекательно создание малых ГЭС на базе ранее существовавших, где сохранились
гидротехнические сооружения. Сегодня их можно реконструировать и технически перевооружить.
Целесообразно использовать в энергетических целях существующие малые
водохранилища, которых в России более 1000.
В стране имеется ряд
предприятий, производящих и продающих гидроэнергетическое оборудование,
отвечающее самым современным требованиям и не уступающее лучшим мировым
образцам. С использованием этого оборудования малые ГЭС могут создаваться как
полностью автономные, так и работать на сеть. Последнее требует разработки
законодательства, регламентирующего взаимоотношения между индивидуальными
производителями электроэнергии и сетью.
Солнечная
энергия.
Наиболее просто использовать
солнечную энергию для получения тепла для горячего водоснабжения. Солнечные
водонагревательные установки (СВУ) широко распространены в странах с жарким
климатом. Например, в Израиле закон требует, чтобы каждый дом был оснащен СВУ. В
США СВУ повсеместно используются для подогрева воды в бассейнах. Вклад СВУ в
энергетический баланс США эквивалентен примерно 2 млн. тут в год. Основным
элементом СВУ является плоский солнечный коллектор, воспринимающий солнечную
радиацию и преобразующий ее в полезное тепло. Поэтому обычно масштаб
использования СВУ оценивают площадью установленных солнечных коллекторов. Суммарная
площадь коллекторов, установленных сегодня в мире оценивается в 50-60 млн м2,
что обеспечивает получение тепловой энергии, эквивалентной 5-7 млн тут в год. В
Европейских странах к концу 2000 г. действовало 11,7 млн м2
коллекторов.
В России СВУ на сегодня не нашли
сколько-нибудь значительного распространения, что с одной стороны связано с
относительно низкой стоимостью традиционных топлив, а с другой - бытующим
мнением о недостаточной инсоляции в большинстве регионов России.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6 |
